Datchiklar odatda elektr yoki optik signallarni aniqlash va ularga javob berish uchun ishlatiladigan murakkab qurilmalardir. Qurilma jismoniy parametrni (harorat, qon bosimi, namlik, tezlik) qurilma tomonidan oʻlchanadigan signalga aylantiradi.
Bu holatda datchiklarning tasnifi boshqacha bo'lishi mumkin. O'lchov asboblarini taqsimlash uchun bir nechta asosiy parametrlar mavjud, ular bundan keyin ham muhokama qilinadi. Asosan, bu ajralish turli kuchlar taʼsirida sodir boʻladi.
Buni haroratni oʻlchash misolida tushuntirish oson. Shisha termometrdagi simob suyuqlikni kengaytiradi va siqadi va o'lchangan haroratni o'zgartiradi, buni kuzatuvchi kalibrlangan shisha naychadan o'qishi mumkin.
Tanlash mezonlari
Datchikni tasniflashda e'tiborga olish kerak bo'lgan ba'zi xususiyatlar mavjud. Ular quyida keltirilgan:
- Aniqlik.
- Atrof-muhit sharoitlari - odatda sensorlar harorat va namlikda cheklovlarga ega.
- Diapazon - chegarasensor o'lchovlari.
- Kalibrlash - koʻpchilik oʻlchash asboblari uchun talab qilinadi, chunki koʻrsatkichlar vaqt oʻtishi bilan oʻzgaradi.
- Narxi.
- Qaytalanuvchanlik - O'zgaruvchan ko'rsatkichlar bir xil muhitda qayta-qayta o'lchanadi.
Kategoriya boʻyicha taqsimot
Sensor tasniflari quyidagi toifalarga bo'lingan:
- Birlamchi kiritilgan parametrlar soni.
- Transduksiya tamoyillari (fizik va kimyoviy ta'sirlardan foydalanish).
- Material va texnologiya.
- Maqsad.
Transduksiya printsipi samarali ma'lumot yig'ishning asosiy mezonidir. Odatda, logistika mezonlari ishlab chiqish guruhi tomonidan tanlanadi.
Datchiklarning xossalari boʻyicha tasnifi quyidagicha taqsimlanadi:
- Harorat: termistorlar, termojuftlar, qarshilik termometrlari, mikrosxemalar.
- Bosim: optik tolali, vakuumli, moslashuvchan suyuqlik oʻlchagichlari, LVDT, elektron.
- Oqim: elektromagnit, differensial bosim, pozitsion siljish, termal massa.
- Daraja datchiklari: differentsial bosim, ultratovushli radiochastota, radar, termal joy almashish.
- Yaqinlik va siljish: LVDT, fotovoltaik, sig'imli, magnit, ultratovush.
- Biosensorlar: rezonansli oyna, elektrokimyoviy, sirt plazmoni rezonansi, yorug'lik manzilli potensiometrik.
- Rasm: CCD, CMOS.
- Gaz va kimyo: yarimoʻtkazgich, infraqizil, oʻtkazuvchanlik, elektrokimyoviy.
- Tezlashuv: giroskoplar, akselerometrlar.
- Boshqalar: namlik sensori, tezlik sensori, massa, egilish sensori, kuch, yopishqoqlik.
Bu kichik boʻlimlarning katta guruhi. Shunisi e'tiborga loyiqki, yangi texnologiyalarning ochilishi bilan bo'limlar doimiy ravishda to'ldiriladi.
Foydalanish yoʻnalishi boʻyicha datchiklar tasnifini belgilash:
- Ishlab chiqarish jarayonini nazorat qilish, oʻlchash va avtomatlashtirish.
- Sanoatdan tashqari foydalanish: aviatsiya, tibbiy asboblar, avtomobillar, maishiy elektronika.
Datchiklar quvvat talablari boʻyicha tasniflanishi mumkin:
- Faol sensor - quvvat talab qiladigan qurilmalar. Masalan, LiDAR (yorug'likni aniqlash va masofa o'lchagich), fotoo'tkazuvchan hujayra.
- Passiv sensor - quvvat talab qilmaydigan sensorlar. Masalan, radiometrlar, plyonkali suratga olish.
Bu ikki boʻlim fanga maʼlum boʻlgan barcha qurilmalarni oʻz ichiga oladi.
Joriy ilovalarda sensorlar tasnifini quyidagicha guruhlash mumkin:
- Akselerometrlar - mikroelektromexanik sensor texnologiyasiga asoslangan. Ular yurak stimulyatori yoqilgan bemorlarni kuzatish uchun ishlatiladi. va avtomobil dinamikasi.
- Biosensorlar - elektrokimyoviy texnologiyaga asoslangan. Oziq-ovqat, tibbiy asboblar, suvni sinash va xavfli biologik patogenlarni aniqlash uchun ishlatiladi.
- Tasvir sensorlari - CMOS texnologiyasiga asoslangan. Ular maishiy elektronika, biometrika, transport monitoringi sohasida qo'llaniladitrafik va xavfsizlik, shuningdek, kompyuter tasvirlari.
- Harakat detektorlari - infraqizil, ultratovush va mikroto'lqinli/radar texnologiyalariga asoslangan. Video oʻyinlar va simulyatsiyalarda, yorugʻlikni faollashtirish va xavfsizlikni aniqlashda foydalaniladi.
Datchik turlari
Asosiy guruh ham bor. U oltita asosiy sohaga bo'lingan:
- Harorat.
- Infraqizil.
- Ultrabinafsha.
- Sensor.
- Yondashuv, harakat.
- Ultratovush.
Agar texnologiya ma'lum bir qurilmaning bir qismi sifatida qisman foydalanilsa, har bir guruh kichik bo'limlarni o'z ichiga olishi mumkin.
1. Harorat sensorlari
Bu asosiy guruhlardan biri. Harorat sensorlarining tasnifi ma'lum turdagi modda yoki materialni isitish yoki sovutish asosida parametrlarni baholash qobiliyatiga ega bo'lgan barcha qurilmalarni birlashtiradi.
Ushbu qurilma harorat ma'lumotlarini manbadan to'playdi va uni boshqa jihozlar yoki odamlar tushunadigan shaklga aylantiradi. Harorat sensorining eng yaxshi tasviri shisha termometrdagi simobdir. Shishadagi simob harorat o'zgarishi bilan kengayadi va qisqaradi. Tashqi havo harorati indikatorni o'lchash uchun boshlang'ich element hisoblanadi. Simobning pozitsiyasi parametrni o'lchash uchun tomoshabin tomonidan kuzatiladi. Harorat sensorlarining ikkita asosiy turi mavjud:
- Kontakt datchiklari. Ushbu turdagi qurilma ob'ekt yoki tashuvchi bilan bevosita jismoniy aloqani talab qiladi. Ular nazorat ostidaqattiq, suyuqlik va gazlarning keng harorat oralig'idagi harorati.
- Yaqinlik sensorlari. Ushbu turdagi sensorlar o'lchangan ob'ekt yoki vosita bilan jismoniy aloqa qilishni talab qilmaydi. Ular aks etmaydigan qattiq va suyuqliklarni nazorat qiladi, lekin tabiiy shaffofligi tufayli gazlar uchun foydasizdir. Ushbu asboblar haroratni o'lchash uchun Plank qonunidan foydalanadi. Bu qonun mezonni oʻlchash uchun manba chiqaradigan issiqlikka tegishli.
Turli qurilmalar bilan ishlash
Harorat sensorlarining ishlash printsipi va tasnifi boshqa turdagi uskunalarda texnologiyadan foydalanishga bo'linadi. Bular avtomobildagi asboblar paneli va sanoat sexidagi maxsus ishlab chiqarish bloklari bo'lishi mumkin.
- Termojuft - modullar ikkita simdan (har biri - turli xil bir hil qotishmalardan yoki metallardan) iborat bo'lib, ular bir uchini ulash orqali o'lchov o'tishini tashkil qiladi. Ushbu o'lchov birligi o'rganilayotgan elementlar uchun ochiq. Telning ikkinchi uchi mos yozuvlar birikmasi hosil bo'lgan o'lchash moslamasi bilan tugaydi. Ikki tutashuvning harorati har xil bo'lgani uchun oqim zanjir bo'ylab oqadi. Olingan millivolt kuchlanish tutashish joyidagi haroratni aniqlash uchun o'lchanadi.
- Qarshilik harorati detektorlari (RTD) harorat o'zgarishi bilan elektr qarshiligini o'lchash uchun ishlab chiqarilgan termistorlar turlari. Ular boshqa haroratni aniqlash qurilmalariga qaraganda qimmatroq.
- Termistorlar. Ular termal qarshilikning yana bir turi bo'lib, unda kattaqarshilikning o'zgarishi haroratning kichik o'zgarishiga proportsionaldir.
2. IR sensori
Ushbu qurilma atrof-muhitdagi muayyan fazani aniqlash uchun infraqizil nurlanishni chiqaradi yoki aniqlaydi. Qoidaga ko'ra, termal nurlanish infraqizil spektrdagi barcha ob'ektlar tomonidan chiqariladi. Bu sensor inson koʻziga koʻrinmaydigan manba turini aniqlaydi.
Asosiy g'oya - yorug'lik to'lqinlarini ob'ektga o'tkazish uchun infraqizil LEDlardan foydalanish. Ob'ektdan aks ettirilgan to'lqinni aniqlash uchun bir xil turdagi boshqa IR diodidan foydalanish kerak.
Foydalanish printsipi
Bu yoʻnalishda avtomatlashtirish tizimidagi datchiklarning tasnifi keng tarqalgan. Buning sababi shundaki, texnologiya tashqi parametrlarni baholash uchun qo'shimcha vositalardan foydalanishga imkon beradi. Infraqizil qabul qilgich infraqizil nurga ta'sir qilganda, simlar bo'ylab kuchlanish farqi paydo bo'ladi. IQ sensori komponentlarining elektr xususiyatlari ob'ektgacha bo'lgan masofani o'lchash uchun ishlatilishi mumkin. Infraqizil qabul qilgich yorug'lik ta'sirida simlar bo'ylab potentsial farq paydo bo'ladi.
Mavjud hollarda:
- Termografiya: jismlarning nurlanish qonuniga koʻra, ushbu texnologiya yordamida atrof-muhitni koʻrinadigan yorugʻlik bilan ham, yorugʻliksiz ham kuzatish mumkin.
- Isitish: Infraqizildan ovqat pishirish va isitish uchun foydalanish mumkin. Ular samolyot qanotlaridan muzni olib tashlashi mumkin. Konvertorlar sanoatda mashhurbosma, plastmassa qoliplash va polimer bilan payvandlash kabi sohalar.
- Spektroskopiya: Bu usul tarkibiy aloqalarni tahlil qilish orqali molekulalarni aniqlash uchun ishlatiladi. Texnologiya organik birikmalarni oʻrganish uchun yorugʻlik nurlanishidan foydalanadi.
- Meteorologiya: bulutlar balandligini o'lchang, yerning haroratini hisoblang va agar meteorologik sun'iy yo'ldoshlar skanerlash radiometrlari bilan jihozlangan bo'lsa, sirt mumkin.
- Fotobiomodulyatsiya: saraton kasalliklarida kimyoterapiya uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, texnologiya gerpes virusini davolashda qo'llanilmoqda.
- Klimatologiya: atmosfera va yer oʻrtasidagi energiya almashinuvini kuzatish.
- Aloqa: Infraqizil lazer optik tolali aloqa uchun yorug'likni ta'minlaydi. Bu emissiyalar mobil va kompyuter atrof-muhit birliklari oʻrtasida qisqa masofali aloqa uchun ham ishlatiladi.
3. UV sensori
Bu datchiklar ultrabinafsha nurlanishining intensivligi yoki kuchini oʻlchaydi. Elektromagnit nurlanishning bir turi rentgen nurlaridan ko'ra uzunroq to'lqin uzunligiga ega, ammo ko'rinadigan nurlanishdan qisqaroq.
Polikristalli olmos deb nomlanuvchi faol material ultrabinafsha nurni ishonchli oʻlchash uchun ishlatiladi. Asboblar atrof-muhitga turli ta'sirlarni aniqlay oladi.
Qurilmani tanlash mezonlari:
- Toʻlqin uzunligi diapazonlari nanometrlarda (nm) ultrabinafsha datchiklar tomonidan aniqlanishi mumkin.
- Ishlash harorati.
- Aniqlik.
- Og'irligi.
- Diapazonquvvat.
Foydalanish printsipi
Ultrabinafsha sensori bir turdagi energiya signalini oladi va boshqa turdagi signalni uzatadi. Ushbu chiqish oqimlarini kuzatish va qayd etish uchun ular elektr hisoblagichga yuboriladi. Grafiklar va hisobotlarni yaratish uchun o'qishlar analog-raqamli konvertorga (ADC), so'ngra dasturiy ta'minotga ega kompyuterga o'tkaziladi.
Quyidagi qurilmalarda ishlatiladi:
- UV fototubalari radiatsiyaga sezgir sensorlar boʻlib, ular ultrabinafsha nurlar bilan havo bilan ishlov berish, suvni ultrabinafsha nurlari bilan tozalash va quyosh taʼsirini kuzatadi.
- Yorug'lik datchiklari - tushayotgan nurning intensivligini o'lchash.
- UV spektri datchiklari laboratoriya tasvirida ishlatiladigan zaryad bilan bogʻlangan qurilmalar (CCD).
- UV nur detektorlari.
- UV mikroblarga qarshi detektorlar.
- Fotobarqarorlik sensorlari.
4. Sensor
Bu qurilmalarning yana bir katta guruhi. Bosim sensorlarining tasnifi ma'lum bir ob'ekt yoki moddaning ta'siri ostida qo'shimcha xususiyatlar paydo bo'lishi uchun javob beradigan tashqi parametrlarni baholash uchun ishlatiladi.
Sensorli sensor ulangan joyga qarab oʻzgarmaydigan rezistor kabi ishlaydi.
Sensorli sensor quyidagilardan iborat:
- Mis kabi toʻliq oʻtkazuvchan material.
- Izolyatsiya qilingan oraliq material, masalan, koʻpik yoki plastmassa.
- Qisman oʻtkazuvchan material.
Shu bilan birga, qat'iy ajratish yo'q. Bosim datchiklarining tasnifi o'rganilayotgan ob'ekt ichida yoki tashqarisida paydo bo'ladigan kuchlanishni baholaydigan maxsus sensorni tanlash orqali o'rnatiladi.
Foydalanish printsipi
Qisman o'tkazuvchan material oqim oqimiga qarshi turadi. Chiziqli enkoderning printsipi shundan iboratki, oqim o'tadigan materialning uzunligi uzoqroq bo'lsa, oqim oqimi qarama-qarshi deb hisoblanadi. Natijada, materialning qarshiligi uning to‘liq o‘tkazuvchan jism bilan aloqa qilish holatini o‘zgartirish orqali o‘zgaradi.
Otomatlashtirish datchiklarining tasnifi to'liq tavsiflangan printsipga asoslanadi. Bu erda qo'shimcha resurslar maxsus ishlab chiqilgan dasturiy ta'minot shaklida jalb qilinadi. Odatda, dasturiy ta'minot sensorli sensorlar bilan bog'liq. Sensor o'chirilgan bo'lsa, qurilmalar "oxirgi teginish" ni eslab qolishlari mumkin. Sensor yoqilgan zahoti ular "birinchi teginishni" qayd etishlari va u bilan bog'liq barcha ma'nolarni tushunishlari mumkin. Bu harakat kompyuter sichqonchasini sichqoncha maydonchasining boshqa uchiga olib, kursorni ekranning uzoq tomoniga o‘tkazishga o‘xshaydi.
5. Yaqinlik sensori
Zamonaviy avtomobillar bu texnologiyadan tobora koʻproq foydalanmoqda. Yorug'lik va sensor modullari yordamida elektr sensorlar tasnifi avtomobil ishlab chiqaruvchilari orasida mashhurlik kasb etmoqda.
Yaqinlik sensori deyarli boʻlmagan obyektlar mavjudligini aniqlaydialoqa nuqtalari. Modullar va idrok qilinadigan ob'ekt o'rtasida hech qanday aloqa va mexanik qismlar yo'qligi sababli, bu qurilmalar uzoq xizmat muddati va yuqori ishonchlilikka ega.
Har xil turdagi yaqinlik sensorlari:
- Induktiv yaqinlik datchiklari.
- Kapasitiv yaqinlik sensorlari.
- Ultrasonik yaqinlik sensorlari.
- Fotoelektr datchiklari.
- Hall sensorlari.
Foydalanish printsipi
Yaqinlik sensori elektromagnit yoki elektrostatik maydon yoki elektromagnit nurlanish (masalan, infraqizil) nurlarini chiqaradi va javob signalini yoki maydondagi o'zgarishlarni kutadi. Aniqlanayotgan obyekt ro‘yxatga olish modulining nishoni sifatida tanilgan.
Datchiklarning ishlash printsipi va maqsadiga ko'ra tasnifi quyidagicha bo'ladi:
- Induktiv qurilmalar: kirishda elektr o'tkazuvchan muhitning yaqinligiga yo'qotish qarshiligini o'zgartiradigan osilator mavjud. Bu qurilmalar metall buyumlar uchun afzaldir.
- Kapasitiv yaqinlik datchiklari: Ular aniqlash elektrodlari va tuproq oʻrtasidagi elektrostatik sigʻimdagi oʻzgarishlarni oʻzgartiradi. Bu tebranish chastotasining o'zgarishi bilan yaqin atrofdagi ob'ektga yaqinlashganda sodir bo'ladi. Yaqin atrofdagi ob'ektni aniqlash uchun tebranish chastotasi doimiy kuchlanishga aylantiriladi, bu oldindan belgilangan chegara bilan taqqoslanadi. Bu jihozlar plastik buyumlar uchun afzaldir.
O'lchov uskunalari va sensorlarining tasnifi yuqoridagi tavsif va parametrlar bilan cheklanmaydi. Kelishi bilano'lchov vositalarining yangi turlari, umumiy guruh ortib bormoqda. Datchiklar va transduserlarni farqlash uchun turli xil ta'riflar tasdiqlangan. Sensorlarni energiyaning bir xil yoki boshqa ko'rinishdagi variantini ishlab chiqarish uchun energiyani sezadigan element sifatida aniqlash mumkin. Sensor konvertatsiya printsipi yordamida o'lchangan qiymatni kerakli chiqish signaliga aylantiradi.
Qabul qilingan va yaratilgan signallarga asoslanib, printsipni quyidagi guruhlarga bo'lish mumkin: elektr, mexanik, issiqlik, kimyoviy, nurli va magnit.
6. Ultrasonik sensorlar
Ultrasonik sensor ob'ekt mavjudligini aniqlash uchun ishlatiladi. Bunga qurilma boshidan ultratovush to'lqinlarini chiqarish va keyin mos keladigan ob'ektdan aks ettirilgan ultratovush signalini olish orqali erishiladi. Bu obyektlarning joylashuvi, mavjudligi va harakatini aniqlashda yordam beradi.
Ultrasonik datchiklar aniqlashda yorugʻlikdan koʻra tovushga tayanganligi sababli ular suv sathi oʻlchashda, tibbiy skanerlash jarayonlarida va avtomobil sanoatida keng qoʻllaniladi. Ultrasonik toʻlqinlar shaffoflar, shisha butilkalar, plastik butilkalar va choyshablar kabi koʻrinmas narsalarni oʻzlarining aks ettiruvchi sensorlari yordamida aniqlay oladi.
Foydalanish printsipi
Induktiv datchiklarning tasnifi ulardan foydalanish doirasiga asoslanadi. Bu erda ob'ektlarning fizik va kimyoviy xususiyatlarini hisobga olish muhimdir. Ultrasonik to'lqinlarning harakati muhitning shakli va turiga qarab farqlanadi. Masalan, ultratovush to'lqinlari bir hil muhitda to'g'ridan-to'g'ri tarqaladi va aks ettiriladi va turli xil muhitlar orasidagi chegaraga qaytariladi. Havodagi inson tanasi sezilarli darajada aks etadi va uni osongina aniqlash mumkin.
Texnologiya quyidagi tamoyillardan foydalanadi:
- Koʻp fikrlash. To‘lqinlar sensor va nishon o‘rtasida bir necha marta aks ettirilganda bir nechta aks ettirish sodir bo‘ladi.
- Cheklangan zona. Minimal sezish masofasi va maksimal sezish masofasi sozlanishi. Bu chegara zonasi deb ataladi.
- Aniqlash zonasi. Bu sensor boshining yuzasi va skanerlash masofasini sozlash orqali olingan minimal aniqlash masofasi orasidagi interval.
Ushbu texnologiya bilan jihozlangan qurilmalar har xil turdagi obyektlarni skanerlashi mumkin. Ultratovush manbalari transport vositalarini yaratishda faol foydalanilmoqda.
