Optilise kiirguse detektorid

Magnettundlikud andurid

Neid lüliteid kasutatakse asendi jälgimiseks. Andurid käivitatakse magneti lähenemisel, mis asub mehhanismi liikuval osal. Sellistel seadmetel on laiendatud temperatuurivahemik (-60 kuni +125 kraadi Celsiuse järgi). See funktsioon võimaldab automatiseerida suurt hulka keerukaid tootmisprotsesse.

Kasutatakse magnetiliselt tundlikku tüüpi kontaktivaba temperatuuriandurit:

— keemia- ja metallurgiatööstuses;

– Kaug-Põhja piirkondades;

– veeremil;

– külmutusseadmetes;

– autokraanadel;

– buldooserites;

– lumesahkades jne.

Need leiavad oma rakenduse nii hoonete turvasüsteemides kui ka akende ja välisuste automaatsel avamisel.

Kõige moodsamad ja kiireimad on Halli efektil töötavad magnettundlikud andurid. Need ei allu mehaanilisele kulumisele, kuna neil on elektrooniline väljundvõti. Selliste andurite ressurss on praktiliselt piiramatu. Sellega seoses on nende kasutamine tulus ja praktiline lahendus võlli pöörete arvu mõõtmise, kiiresti liikuvate objektide asukoha fikseerimise jms probleemidele.

Vedelike taseme mõõtmisel kasutatakse laialdaselt ujukmagnettundlikke andureid. Need on odava hinna ja disaini lihtsuse tõttu parim valik vajalike näitajate määramiseks.

Mahtuvuslikud andurid

Need seadmed põhinevad elektrikondensaatorite mõõtmisel. Nende dielektrikus on objekt, mis kuulub registreerimisele. Seda tüüpi lähedusanduri eesmärk on töötada mitmesuguste rakendustega. See on näiteks žestituvastus. Mahtuvuslik toota auto vihmaandureid. Sellised seadmed mõõdavad eemalt vedelikutaset erinevate materjalide töötlemisel jne.

Mahtuvuslik lähedusandur on analoogsüsteem, mis töötab kuni seitsmekümne sentimeetri kaugusel. Erinevalt teist tüüpi sarnastest seadmetest on sellel suurem täpsus ja tundlikkus. Lõppude lõpuks toimub mahtuvuse muutus selles ainult mõne pikofaraadiga.

Seda tüüpi lähedusanduri vooluring sisaldab juhtivast trükkplaadist koosnevaid plaate ja laadimist. Sel juhul moodustub kondensaator. Veelgi enam, see juhtub igal ajal kas juhtivas maandatud elemendis või mõnes objektis, mille dielektriline konstant erineb õhust. Selline seade töötab ka siis, kui seadme levialasse satub inimene või tema kehaosa, mis on sarnane maapinna potentsiaaliga. Kui lähenete näiteks sõrmele, muutub kondensaatori mahtuvus. Ja isegi kui võtta arvesse, et süsteem on mittelineaarne, ei ole tal raske vaadeldavates piirides tekkinud võõrkeha tuvastada.

Sellise lähedusanduri ühendusskeem võib olla keeruline. Seadmes saab korraga kasutada mitut üksteisest sõltumatut elementi nii vasakule/paremale kui ka alla/üles suunas. See laiendab seadme võimalusi.

Puutelülitid

Arenevad tehnoloogiad on mõjutanud peaaegu kõiki inimelu valdkondi. Nad ei läinud mööda kodu parandamise küsimustest. Üks ilmekas näide sellest on puutelüliti. See seade võimaldab kerge puudutusega juhtida ruumi valgustust.

Puutelüliti töötab koheselt ka väikseima nupuvajutusega. Selle disain sisaldab kolme põhielementi. Nende hulgas:

1. Juhtseade, mis töötleb sissetulevat signaali ja edastab selle vajalikele elementidele.
2. Lülitusseade. See osa sulgeb ja avab vooluringi ning muudab ka lambi tarbitud vooluhulka.
3. Juhtpaneel (puutepaneel). Selle osaga saab lüliti signaale kaugjuhtimispuldilt või puutetundlikult. Moodsamad seadmed käivituvad käekõrval ulatades.

Standardmudelid võivad:

– lülitage valgus sisse ja välja;

– heleduse reguleerimine;

– juhtida kütteseadmete tööd, andes teada temperatuurimuutustest;

– ruloode avamine ja sulgemine;

– majapidamisseadmete sisse- ja väljalülitamine.

Puutetundlikud lülitid toodavad erinevat tüüpi. Konkreetne mudel valitakse sõltuvalt büroo- või elamu vajadustest. Näiteks võib anduriseadme ostmise ja paigaldamise soov tekkida fikseeritud lüliti asukoha tõttu ebamugavas kohas, kus seda pole võimalik üle kanda. Või äkki elab majas või korteris inimene, kelle liikumisvõime on piiratud. Mõnikord on statsionaarsed lülitid sellisel kõrgusel, et lapsed pole neile ligipääsetavad. Probleemi lahendamiseks on vaja valida konkreetne mudel. Mõned omanikud eelistavad paigaldada puutetundlikud lülitid, et muuta valguse heledust voodist tõusmata jne.

Mikrolaineandurid

Seda tüüpi läheduslülitid on kõige mitmekülgseim disainivalik, mis võimaldab teil saavutada hooldatava ala pideva skannimise. Tuleb meeles pidada, et need on kõrgemas hinnakategoorias kui näiteks ultraheli analoogid.

Sellise seadme töö on tingitud kõrge sagedusega elektromagnetlainete kiirgusest, mille väärtus on erinevate tootjate seadmetes mõnevõrra erinev. Mikrolaineandurid on häälestatud peegeldunud lainete skaneerimiseks ja vastuvõtmiseks. See võimaldab seadmel salvestada ka kõige väiksemaid muutusi elektromagnetilises taustas. Kui see juhtub, käivitub koheselt anduriga ühendatud hoiatussüsteem häire, valgustuse vms näol.

Mikrolaineahjuseadmetel on suurenenud täpsus ja tundlikkus. Nende jaoks ei ole telliskiviseinad, uksed ja mööblitükid takistuseks. Seda asjaolu tuleks süsteemi paigaldamisel arvesse võtta. Seadme tundlikkuse taset saab muuta liikumisandurit reguleerides.

Mikrolaineahju lüliteid kasutatakse sise- ja välisvalgustuse, häireseadmete, elektriseadmete jms juhtimiseks.

Püromeetrilised andurid

Iga elusolendi keha iseloomustab soojuskiirguse olemasolu, mis on erineva pikkusega elektromagnetlainete kiir. Kehatemperatuuri tõustes suureneb ka tema kiiratav energia hulk.

Soojuskiirguse fikseerimise alusel töötavad andurid, mida nimetatakse püromeetrilisteks anduriteks. Nemad on:

– summaarne kiirgus, keha kogu soojusenergia mõõtmine;

– osaline kiirgus, mõõtes vastuvõtjaga piiratud ala energiat;

– spektraalsuhe, mis näitab spektri teatud osade energia suhet.

Kõige sagedamini kasutatakse mittekontaktseid andureid-andureid seadmetes, mis salvestavad objektide liikumist.

Ultraheli andurid

Need seadmed leiavad oma laialdast rakendust erinevates tootmisvaldkondades, lahendades paljusid tehnoloogiliste tsüklite automatiseerimise ülesandeid. Ultraheli lähedusandureid kasutatakse erinevate objektide asukoha ja kauguse määramiseks.

Näiteks aitavad need tuvastada silte, isegi läbipaistvaid, mõõta kaugust ja kontrollida objekti liikumist. Neid kasutatakse vedeliku taseme määramiseks. Vajadus selle järele tekib näiteks transpordi käigus kuluva kütusekulu arvestamiseks. Ja need on vaid mõned paljudest ultrahelilülitite kasutusviisidest.

Sellised andurid on üsna kompaktsed. Neid eristab kvaliteetne konstruktsioon ja erinevate liikuvate osade puudumine. See seade ei karda reostust, mis on tootmistingimustes üsna oluline, ja ei vaja ka peaaegu mingit hooldust.

Ultraheliandur sisaldab piesoelektrilist kütteseadet, mis on nii emitter kui ka vastuvõtja. See struktuurne detail reprodutseerib heliimpulsside voogu, võtab selle vastu ja muundab vastuvõetud signaali pingeks. Seejärel suunatakse see kontrollerile, mis töötleb andmeid ja arvutab objekti asukoha kauguse. Seda tehnoloogiat nimetatakse kajalokatsiooniks.

Ultrahelianduri aktiivne vahemik on tuvastamise tööpiirkond

See on kaugus, mille piires ultraheliinstrument saab objekti "näha", olenemata sellest, kas see läheneb andurile telje suunas või liigub üle helikoonuse.

Sõltuvalt tööpõhimõttest eristatakse ultraheliandureid:

1. Eraldised. Selliseid seadmeid kasutatakse ajaintervalli arvutamiseks, mis on vajalik heli liikumiseks seadmest konkreetsele objektile ja tagasi. Kontaktivaba ultraheli asendiandureid kasutatakse erinevate mehhanismide asukoha ja olemasolu kontrollimiseks, samuti nende loendamiseks. Selliseid seadmeid kasutatakse ka erinevate vedelike või puistematerjalide taseme indikaatorina.
2. Vahemaad ja liikumised. Selliste seadmete tööpõhimõte on sarnane ülalkirjeldatud seadmes kasutatavale. Erinevus on ainult väljundis oleva signaali tüübis. See on analoog, mitte diskreetne. Seda tüüpi andureid kasutatakse objekti kauguse olemasolevate indikaatorite teisendamiseks teatud elektrilisteks signaalideks.

Keerulised detektorsüsteemid

Olenevalt detektorite eesmärgist ja kasutusest on juurutamisel sihipärased integreeritud süsteemid, mis suudavad vajadusel infot vahetada ülelinnaliste transpordihaldussüsteemidega. Kõige tavalisemate komplekssüsteemide hulgas on teada järgmised:

a) automaatne süsteem piirkiiruse rikkumiste pildistamiseks (joonis 8.8). See süsteem on loodud kontrolli tagamiseks liiklusolukorra üle, mitte ainult mõõtes, vaid ka pildistades rikkumist rikkujale esitamiseks;

Joonis 8.8 – Rootsi režiimi rikkumiste fotograafilise fikseerimise süsteem

b) automatiseeritud hinnakontrolli süsteem. Sellise süsteemi integreerimine liikluskorraldussüsteemi võimaldab kasutada maapealse reisijateveo reisi eest tasumisel sotsiaalplastkaartide süsteemi ning automatiseerida administratsiooni ja vedaja omavahelisi arveldusi. Süsteem annab võimaluse veetud kasusaajate isikupärastamiseks raamatupidamiseks ja eelarvetoetuste vähendamiseks, parandades transporditud kasusaajate raamatupidamise kvaliteeti;

c) mass-mõõtmeliste komplekside süsteem. Süsteem on mõeldud sõidukite masside lubatud piirmäärade ületamise määramiseks, sõidukite liigmõõtmete määramiseks, sõidukite registreerimismärgi tuvastamiseks ja arvestusprotsessi automatiseerimiseks;

d) automaatsed maanteeilmajaamad. Maanteedel võib kohati näha kõrgeid maste, millele on paigaldatud tünn (valikus on metallkast), tuulelippe, antenne ja objektiive. See on automaatne ilmajaam (joonis 8.9). See kogub teavet paigalduspiirkonna ilmastiku- ja teeolude kohta. Näiteks info nn “musta jää” olemasolu kohta kõnniteel, mis võib rajal kaasa tuua väga tõsiseid tagajärgi. Mõõdetud parameetrite loend ulatub kolme tosina positsioonini.

Ilmajaamad edastavad perioodiliselt infot ilmastikuolude kohta teksti- või XML-failina huvilistele, näiteks automaatsetes liikluskorraldussüsteemides. Ilmateave võib mõjutada nii teatud kiiruspiirangute kehtestamist kui ka konkreetsete juhtimisstsenaariumide käivitamist "kataklüsmi" tsoonis.

e) keskkonnaseire süsteem. Keemilise saastedetektori komplekt PE2007 pakub andmete kogumist saasteainete heitkoguste kontsentratsioonide määramiseks kontrollitavas piirkonnas.

f) juurdepääsu kontroll- ja haldussüsteem (ACS). See on tehniliste vahendite kogum, mis tagab kõigi külastajate kategooriate juurdepääsu kontrolli teatud ruumidele (tsoonidele) kaitstud objektil.

Joonis 8.9 – Automaatne maanteeilmajaam

Teabe kogumine, töötlemine, edastamine, kujutis teatud kujul spetsiaalsetest seadmetest. ACS on mõeldud kaitstud objektidele juurdepääsu kontrollimiseks ja loata sisenemise, sõidukite sisenemise / väljumise vältimiseks objekti territooriumile.

NÕUE

1. Meetod kõneteabe lekke tuvastamiseks eraldatud ruumide fiiberoptilise side kaudu, mis viib kõneteabe volitamata edastamiseni, mis seisneb selles, et registreerimine toimub läbiva optilise kiirguse parameetrite akustiliste sageduste demoduleerimisega. fiiberoptilise side elemendid ja määratakse kõne lekkimine.teave.

2. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et tuvastatud optiline kiirgus eraldatakse kiirguseks, mis on seotud andmeedastuse valgusvoogudega kaablisüsteemis ja/või kiirguseks, mis ei kehti andmeedastuse valgusvoogudele. kaablisüsteemi ja on kunstliku ja/või loodusliku päritoluga välistest ja/või sisemistest allikatest.

3. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et tuvastatud optilise kiirguse spektraalne dekomponeerimine või skaneerimine viiakse läbi ja kiirgus isoleeritakse optilistel lainepikkustel, millel on optilise kiirguse parameetrite kõige tõhusam akustiline modulatsioon.

4. Meetod vastavalt punktile 1, mis erineb selle poolest, et optilise kiirguse demoduleerimise käigus analüüsitakse elektrilist signaali sagedustel, mis on nihutatud akustilise spektri ultrahelipiirkonda, mis kannab või võib kanda konfidentsiaalset akustilist informatsiooni ja/või on moduleeritud akustilise spektri ultrahelipiirkonda. helisignaali.

5. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et fiiberoptilise side elemente läbivate valgusvoogude registreerimine edasi- ja/või vastupidises levimissuunas.

6. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et tuvastatakse valgusvoogude demodulatsioon fiiberoptilises sides amplituudis ja/või faasis ja/või polarisatsioonis ja/või sageduses ning kõikumised akustilistel sagedustel.

7. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et teostatakse demoduleeritud valgusvoo akustiliste võnkumiste spektraalanalüüs, mis toob esile kõnele iseloomulikud spektrikomponendid, helid.

8. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et demoduleeritud valgusvoo akustilisi võnkumisi analüüsitakse vastavalt helisignaali integraaltasemele.

9. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et demoduleeritud valgusvoo akustilisi võnkumisi analüüsitakse vastavalt liigendusmeetodile, kuulates operaatori poolt valitud signaali.

10. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et optiline kiirgus tuvastatakse aktiivse võrguseadme, näiteks meediumimuunduri, adapteri, jaoturi, ruuteri fiiberoptilise transiiveri kaudu.

11. Seade kõneteabe lekke tuvastamiseks eraldatud ruumide fiiberoptilise side kaudu, mis viib kõneteabe volitamata edastamiseni, mis koosneb fiiberoptilise kanaliga ühendamise seadmest ja optilisest signaalitöötluselemendist, mille järel optiline signaal juhitakse fotodetektorisse koos võimendi, demodulaatori ja elemendi elektrilise signaali analüüsiga.

12. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mis erineb selle poolest, et fiiberoptilise kanaliga ühendamise seade on valmistatud optilise kiirguse väljastamiseks/sisendiks kiudu selle paindes või eemaldatavatel ühendustel või kiudoptiline sidur või mehaaniline splaissimine või kiudkeevitus.

13. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mida iseloomustab see, et optiline signaalitöötluselement sisaldab spektraalfiltrit ja/või demultiplekserit.

14. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mida iseloomustab see, et optiline signaalitöötluselement sisaldab kiirguse polarisatsiooni analüsaatorit.

15. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mida iseloomustab see, et optiline signaalitöötluselement sisaldab fiiberoptilist Fabry-Perot’i ja/või Mach-Zehnderi ja/või Michelsoni ja/või Sagnaci ja/või ühekiulist mitmemoodilist interferomeetrit.

16. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mida iseloomustab see, et elektrilise signaali analüüsi element sisaldab akustilise sageduse integraatorit ja/või reguleeritava ribalaiusega selektiivset akustilise sagedusvõimendit ja/või akustilise signaali spektri analüsaatorit.

17. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mida iseloomustab see, et pealtkuulamisseadmete tuvastamise seade on integreeritud aktiivsesse võrguseadmesse struktureeritud kaablisüsteemide fiiberoptiliste elementide kaudu.

18. Seade vastavalt nõudluspunktile 11, mida iseloomustab see, et elektriline demoduleeritud signaal digiteeritakse ja selle analüüsimiseks kasutatakse infosüsteemi arvutusressursse.

Potentsiomeeter on populaarne anduri komponent

Kõigi "asendiandurite" kõige sagedamini kasutatav komponent on tavaliselt potentsiomeeter. Potentsiomeetri kasutamise prioriteet on ilmne, kuna disain on odav ja mugav asendiandurites kasutamiseks.

Potentsiomeetril on võlliga mehaaniliselt ühendatud liugkontakt. Kontaktliigutuse konstruktsioon on vastuvõetav nii nurk (pöörlev) kui ka lineaarne (libisev).

Peamine nõue on tekitada liuguri kontaktide ja kahe otsaühenduse vahelise takistuse väärtuse muutus.

Sel viisil genereeritakse elektriline signaal, millel on proportsionaalne seos potentsiomeetri takistusliku raja liuguri tegeliku oleku ja potentsiomeetri takistuse väärtuse vahel. Teisisõnu, takistuse väärtus on võrdeline positsiooniga.

Seadme ehitusskeem vastavalt potentsiomeetri põhimõttele: 1 – potentsiomeetri liugur; 2 – juhtiv või takistusrada; 3, 7 – toit "pluss"; 4 – väljundsignaal; 5 – võlli nurknihe; 6, 8 – toit "miinus"; 9 – rida väljund

Potentsiomeetrid on saadaval laias valikus disaini ja suurusega. Laialdaselt kasutatakse ümmargusi ja pikki, lamedaid lineaarseid potentsiomeetreid.

Kui seda kasutatakse asendiandurina, on liikuv objekt ühendatud otse pöörleva võlli või potentsiomeetri liuguriga.

Alalisvoolu võrdluspinge rakendatakse kahe välise fikseeritud ühenduse kaudu, mis moodustavad takistuselemendi. Väljundpinge signaal võetakse liugkontakti klemmist, nagu allpool näidatud.

See konfiguratsioon tekitab võlli asendiga proportsionaalse väljundpinge (pingejaguri). Näiteks rakendatakse potentsiomeetri takistuselemendile pinge 10 volti.

Seejärel on liugkontaktil maksimaalne väljundpinge võrdne toitepingega 10 volti ja minimaalne väljundpinge vastavalt 0 volti.

Kui potentsiomeetri liugur on seatud täistee keskpunkti, on väljund vastavalt pool toitepingest, see tähendab 5 volti.

Näide lihtsast asukoha mõõtmise ahelast:

1 – andur; 2 – toit "pluss"; 3, 4 – võimendatud väljundsignaal; R1, R2, R3, R4 – võimendiahela elektroonilised komponendid; OU – operatsioonivõimendi

Andurite-potentsiomeetrite eelised ja puudused

Takistavatel asendianduritel nagu potentsiomeetril on palju eeliseid:

• madal hind,
• majandustehnoloogia,
• kasutusmugavus jne,

Kuid asendianduritel on ka palju puudusi:

• liikuvate osade kulumine,
• madal täpsusaste
• nõrk korratavus,
• piiratud sagedusreaktsioon.

Peamine puudus on potentsiomeetri kasutamine asendiandurina.

Vahemik, mida liugur saab sel juhul liikuda (seega väljund), on piiratud kasutatava potentsiomeetri füüsilise suurusega.

Näiteks ühe pöördega pöörleval potentsiomeetril on tavaliselt fikseeritud mehaaniline pöörlemine vahemikus 0º–240º, maksimaalselt 330º.

Siiski on saadaval mitme pöördega potentsiomeetrid kuni 3600º (10 × 360º) mehaanilise pöördega.

Enamiku potentsiomeetritüüpide puhul kasutatakse takistusliku raja moodustamiseks süsinikkilet. Kuid sellel tüübil on sageli elektrilise müra defekt (näiteks raadiosignaali helitugevuse regulaator). Selliste takistite mehaaniline ressurss on piiratud.

Traatreostaatidel põhinevad andurid

Teine tüüp on traatreostaadid, mis on valmistatud sirge juhtmega juhi kujul või spiraaliga mähitud mähisena. Traadi reostaatidel on aga probleem traadi segmentide läbimisega.

Sellega kaasneb logaritmiline väljundtulemus, mis põhjustab väljundsignaali moonutamist. Samuti tekitavad traatreostaadid elektrilist müra.

Suure täpsusega ja madala müratasemega rakenduste jaoks on praegu saadaval polümeeri takistusel põhinevad potentsiomeetrid.

Sellistel konstruktsioonidel on sile, madala hõõrdumisega elektriliselt lineaarne kummist roomik.

Raja kujundus pakub:

• madal müratase
• pikk kasutusiga,
• hea diskreetne omadus.

See tehnoloogia on saadaval nii mitme pöördega kui ka ühe pöördega seadmete jaoks. Seda tüüpi ülitäpse kodeerija tüüpiline rakendus:

• juhtkang,
• roolid,
• tööstuslikud ja robootikaarendused.

Induktiivsed andurid

Selle seadme töö põhineb põhimõttel, et võetakse arvesse selle põhikomponentide – mähise ja südamiku – induktiivsuse muutusi. Sellest ka sellise anduri nimi.

Induktsiooni muutused näitavad, et pooli magnetvälja ilmus metallese, mis muutis seda ja vastavalt ka kogu ühendusskeemi, mille põhifunktsioon on määratud komparaatorile. Sel juhul saadetakse releele signaal ja elektrivool lülitatakse välja.

Selle põhjal saame rääkida sellise seadme peamisest eesmärgist. Seda kasutatakse seadme liikumise mõõtmiseks, mis tuleb liikluspiirangute ületamisel välja lülitada. Anduritel endal on liikumispiirangud ühest mikronist kahekümne millimeetrini. Sellega seoses nimetatakse sellist seadet ka induktiivseks asendilülitiks.

Seda tüüpi kontaktivabade andurite ülevaade võimaldab meil eristada nende mitut sorti. See klassifikatsioon põhineb erineval arvul ühendusjuhtmetel:

1. Kahejuhtmeline. Sellised induktiivsed andurid on ühendatud otse vooluahelaga. See on kõige lihtsam, kuid samal ajal üsna kapriisne variant. See nõuab nimikoormuse takistust. Selle indikaatori vähenemise või suurenemisega muutub seadme töö ebaõigeks.
2. Kolme juhtmega. Seda tüüpi induktsioonandur on kõige levinum. Sellistes ahelates tuleks kaks juhtmest ühendada pingega ja üks – otse koormusega.
3. Neli ja viis juhet. Nendes andurites on koormusega ühendatud kaks juhet ja viiendat kasutatakse soovitud töörežiimi valimiseks.