Виды датчиков для дома. Какие существуют виды датчиков по принципу действий

Когда мы говорили о TCA, я сравнил датчик с муравьями. Это постоянно затягивалось, что очень нужно муравьям. Сегодня мы поговорим об этих муравьях более подробно. Мы узнаем об устройствах, используемых ACS, и об окружающем его мире.

Что такое датчик: как выглядит, как работает

Для контроля работы различных систем используются специальные устройства — датчики (детекторы). В каждом типе устройств используется определенный тип датчика, оснащенный необходимыми функциями и опциями. При покупке или замене устройства необходимо учитывать специфические функции и принципы работы новой модели.

Датчики — это электронные или электромеханические устройства, которые преобразуют ударную силу в электрические импульсы (сигналы) через один или несколько преобразователей.

Они выглядят как черный ящик, формирующий на входе сигнал, который затем передается и обрабатывается. Эти устройства находятся на разных расстояниях от обслуживаемого объекта или системы. Все зависит от длины кабеля или радиосигнала.

Базовое устройство и принцип работы

В зависимости от характера записываемого эффекта, эти устройства будут отличаться.

• Контактные, подразумевающие механическое воздействие. Ярким представителем этого вида считаются концевые выключатели – датчики, ограничивающие ход рабочего механизма.
• Бесконтактные. Работают на нескольких принципах обнаружения сигнала: магнитном, оптическом, микроволновом и пр.

Каждое устройство имеет свои характеристики, которые определяют сферу его применения. Например, бесконтактные фотоэлектронные детекторы работают на больших расстояниях от объектов. Другие используются только на ограниченных расстояниях.

Задачи и функции

Основной задачей детектора является передача рассматриваемых параметров на специальный приемник и последующая обработка сигнала. Он также следит за рассматриваемым объектом и измеряет его характеристики в определенных пределах. Имеются многофункциональные модели, которые фильтруют и предварительно обрабатывают необходимые параметры.

Датчики являются частью технической системы, которая может измерять, настраивать и конфигурировать объекты.

Устройства преобразуют данные. на окружающую среду (давление, температура, частота, скорость), которые отслеживаются с помощью электрических, ментальных или визуальных импульсов. Для дальнейшей обработки, хранения и записи информации формируется формат для передачи и скачивания с приемника.

Если мы говорим о человеческих системах, особенно автоматизированных, а не обо всех системах, то определение нужно немного сократить.

Датчик движения для дома

Спектр применения мобильных детекторов очень широк. Они используются в частных домах, складах, общественных коридорах и других местах без большого количества людей. Обычно устройства подключаются к системам безопасности и электроприборам (чаще — к источнику света).

Типы датчиков движения

В зависимости от принципа действия устройства различают следующие типы

В первом случае датчики обнаруживают движение в пространстве с помощью высокочастотного излучения. Микроволны свободно проходят через все препятствия, за исключением металлических перегородок. Таким образом, датчик обнаруживает незначительные движения за обычными стенами и мебелью.

Последние модели излучают электромагнитное поле не более 10 МВт. Это в десять раз больше, чем у мобильных гаджетов. Поэтому микроволновые устройства считаются абсолютно безвредными для здоровья человека и домашних животных.

Принцип работы фотоэлектрического элемента основан на восприятии световых лучей. Макет состоит из двух частей: передатчика и светоанического детектора. Когда световые волны падают на датчик, в нем вырабатывается электричество. Фотореле не получает света, но датчик движения активируется.

Для квартир с искусственными источниками тепла рекомендуется выбирать микроволновые извещатели. Эти устройства обладают мгновенным временем отклика и высокой чувствительностью, даже если люди находятся в соседней комнате.

Если высокая чувствительность не требуется, то инфракрасный детектор движения — это то, что нужно. Эти устройства стоят дешевле, но их характеристики уступают микроволновым датчикам.

С другой стороны, эксперты советуют не экономить при выборе подходящей модели с точки зрения безопасности дома. Устройства среднего и высокого уровня предлагают детальные настройки, качество конструкции и длительный срок службы. На практике предпочтительнее заплатить больше за широкий диапазон настроек или регулируемую чувствительность, чтобы, например, системы сигнализации не были случайно активированы домашними животными.

Датчик включения света

Устройства управляют включением и выключением электрических светильников в зависимости от уровня освещенности в помещении. Модели датчиков различаются по конструкции, назначению и способу установки.

Устройство следует использовать там, где помещение в течение дня освещается преимущественно естественным светом. Например, в сельской местности, возле дорог, витрин магазинов, автострад и т.д.

Типы датчиков включения света и особенности установки

В зависимости от назначения, они могут находиться в доме или на улице. Модели для наружного применения имеют улучшенные системы защиты установки от проникновения пыли и влаги. Наружные датчики обычно оснащены корпусом, защищающим их от влаги, что предотвращает попадание внутрь устройства прохлады, дождя и снега. Современные модели не теряют своей чувствительности к температуре окружающей среды ниже нуля (до -25 oC).

Принцип их работы прост: когда устройство обнаруживает недостаточное освещение, например, в сумерках, оно посылает сигнал на включение света. Напротив, когда солнечные лучи достигают фотоэлемента, контроллер выключает свет.

В зависимости от места установки сумеречный датчик разделяется на устройство, устанавливаемое на столе, и независимую модель. Контроллер освещения оснащен встроенным фотоэлементом или внешним датчиком светового потока.

В технической документации устройства определяется рекомендуемая высота установки, но диапазон всегда должен быть больше, чем допустимая высота установки. В противном случае чувствительность датчика будет снижена.

Рекомендации по выбору датчиков включения света

При выборе устройства максимальная мощность нагрузки не должна быть меньше общей мощности, потребляемой светильником. В противном случае датчик немедленно выйдет из строя. Специалисты рекомендуют выбирать контроллер освещения не менее чем на 15% от суммарной мощности всех подключенных к нему устройств.

На открытом воздухе рекомендуется выбирать устройства с углом обзора не менее 180°. Однако целесообразно выбрать систему с регулируемой чувствительностью датчика, так как при частом прохождении мимо людей или транспортных средств могут возникать ложные тревоги.

Датчик пожарной сигнализации

Современные пожарные извещатели способны быстро обнаружить первые признаки пожара. Извещатели являются важным элементом средств пожарной безопасности в общественных и частных зданиях.

Типы пожарных датчиков

По принципу действия различают температурные, табачные и пожарные извещатели. В зависимости от принципа действия детекторы табака бывают

Первый тип устройств основан на измерении ионного тока. По мере поступления продуктов сгорания в дозирующую камеру ионный ток уменьшается, и устройство издает сигнал, когда он превышает заданное значение. Преимущества ионизационных дымовых извещателей:.

Несмотря на очевидные преимущества, эти детекторы редко используются в бытовых условиях, поскольку требуют особых мер безопасности из-за своего радиоактивного излучения.

Оптические пожарные извещатели чаще всего используются в жилых и общественных зданиях. Эти устройства реагируют на изменение прозрачности воздуха в результате попадания частиц дыма. Таким образом, детекторы чувствительны к концентрации частиц дыма. Оптические датчики могут немедленно обнаружить обычный серый дым на ранних стадиях горения. Недостатком этой технологии является то, что чувствительность датчика снижается при появлении черного дыма, который поглощает инфракрасное излучение.

Терморегуляторы реагируют на изменение температуры в помещении. Они эффективны, когда дыма мало или нет вообще, или когда в воздухе содержится высокая концентрация аэрозолей (пар, пыль).

Пожарные извещатели настроены на анализ инфракрасных импульсов пламени в различных спектральных областях. Они используются не только на открытых пространствах, но и в помещениях с высоким теплообменом, где дымовые и тепловые извещатели практически неприменимы.

Несмотря на очевидные преимущества, эти детекторы редко используются в бытовых условиях, поскольку требуют особых мер безопасности из-за своего радиоактивного излучения.

Классификация датчиков

Датчики могут быть классифицированы (сгруппированы) по ряду свойств. И это можно сделать разными способами и с разной степенью детализации. Классификация может быть выполнена, например, следующим образом.

• По природе вЫходной величины все датчики можно подразделить на электрические, гидравлические, пневматические. Наиболее широко распространены электрические.
• По природе измеряемой (преобразуемой) входной величины выделяют: датчики перемещения, температуры, уровня, расхода, положения, скорости, ускорения, давления (или усилия), частоты, светового потока, деформации, химического состава.
• По виду выходной величины электрические датчики подразделяют на:
  • параметрические (пассивные): контролируемая величина преобразуется в изменение таких параметров как электрическое сопротивление, индуктивность, ёмкость;
  • генераторные (активные): контролируемая величина преобразуется в изменение заряда, напряжения, тока (термопара, фотоэлемент, пьезодатчик).
  • датчики сопротивления: потенциометры, тензорезисторы, терморезисторы, фоторезисторы;
  • датчики индуктивности и взаимной индуктивности: индуктивные, сельсины, микросины, вращающиеся трансформаторы;
  • магнитно индукционные: тахогенераторы постоянного и переменного тока, ёмкостные датчики.
  • с промежуточным преобразованием энергии;
  • с непосредственным преобразованием энергии.

  Принципы работы датчиков

  Выше мы уже кратко описали принцип работы датчиков (принцип действия). Более подробную информацию смотрите здесь. Поэтому по принципу действия датчики можно разделить на следующие группы.

  • Датчики (преобразователи) сопротивления. Принцип действия — изменение сопротивления в зависимости от значения измеряемой величины.
    • Потенциометры (переменные резисторы). Такие датчики наиболее часто используются для определения положения (например, положения рабочего стола фрезерного станка).
    • Тензорезисторы (тензодатчики). Обычно используются в весоизмерительном оборудовании.
    • Терморезисторы, термосопротивления. Используются для измерения температуры.
    • Фоторезисторы. Используются для измерения освещённости.

    Области применения датчиков

    Я не могу забыть упомянуть о них хотя бы вкратце. Ведь сегодня датчики используются практически везде. Даже в тех местах, о которых вы, возможно, не знаете.

    Сказать, что они используются в автоматизированных системах, значит не сказать многого. Это связано с тем, что сегодня почти каждое устройство, от производственных линий до утюгов, представляет собой систему автоматизации.

    Теперь давайте поговорим о приложениях, об отраслях и услугах. Таким образом, вы наверняка найдете хотя бы один датчик.

    • В промышленном оборудовании
    • В бытовой технике и почти в любой технике для дома
    • В робототехнике
    • В автомобилестроении
    • В медицинской технике
    • В компьютерах
    • В разных любительских поделках

    Посмотрите, как на самом деле подключить датчик в руководстве ））））, но я решил включить этот раздел в статью — для тех, кто никогда раньше не имел дела с общей разработкой.

    Классификация датчиков

    Активный датчик

    Активный датчик — это тип датчика, который использует внешний источник возбуждения для генерации выходного сигнала.

    Физические свойства, присущие датчику, изменяются в зависимости от приложенного внешнего стимула. Например, датчики напряжения.

    

    Вольтметры.

    Когда такие датчики активируются, удар преобразуется в электрический сигнал, который передается на считывающее устройство.

    Пассивный датчик

    Пассивные датчики — это тип датчиков, которые производят выходной сигнал без внешнего источника возбуждения.

    Дополнительный ток или напряжение не требуются. Например, термопара, которая вырабатывает значение напряжения, соответствующее приложенному теплу.

    

    Температурные датчики.

    Не требуют внешнего источника питания.

    Также датчики подразделяются на

    Аналоговые

    Аналоговые датчики — это датчики, которые генерируют непрерывный сигнал с аналоговым выходом относительно времени.

    Производимый аналоговый выходной сигнал пропорционален входному сигналу. Обычно в качестве выходного сигнала используется аналоговое напряжение в диапазоне 0-10 В или ток.

    Аналоговые датчики Arduino

    Примерами физических параметров для непрерывных сигналов являются температура, мощность, давление и перемещение. Например, аналоговые линейные датчики Arduino.

    Цифровые

    Цифровые датчики — это датчики, которые вырабатывают дискретный выходной сигнал.

    Дискретные сигналы не являются непрерывными во времени и могут быть выражены в «битах» для последовательной передачи или «байтах» для параллельной передачи. Измеренное значение отображается в цифровом формате. Цифровые выходы могут быть в виде логической 1 или логического 0 (вкл/выкл).

    Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабели используются для передачи данных на большие расстояния. Примером цифрового кодера является энкодер.

    

    Кодировщик.

    Он состоит из цифрового светодиода и фотодиода и используется для генерации цифрового сигнала для измерения скорости вращающегося вала. Диск соединен с вращающимся валом. Вокруг вращающегося вала имеется прозрачная щель. Когда вал быстро вращается, диск вращается вместе с ним.

    

    Принцип работы энкодера.

    Сигнал от светодиода проходит через щель и регистрируется фотодиодом. Выходным сигналом является либо логическая 1, либо логический 0. Выходной сигнал проходит через измерительный прибор и отображается на ЖК-дисплее.

    Сегодня существует огромное количество датчиков различного назначения, и с каждым годом датчики становятся все более совершенными. В настоящее время существует все большее количество программируемых датчиков, которые можно калибровать и программировать для различных типов измерений.

    Обычно такие датчики поставляются со схемой подключения и достаточно подробными инструкциями, включая настройку и программирование датчика.

    Активные резистивные датчики (омические, омическое сопротивление) — принцип действия основан на изменении активного сопротивления вследствие изменения длины l, площади поперечного сечения S или удельного сопротивления p.

    Плюсы и минусы

    Для использования в промышленном оборудовании, бытовой технике и различных автоматизированных системах датчик должен отвечать следующим требованиям:.

    1. Точная зависимость выходного значения от входного показателя – приборы обеспечивают высокую точность реагирования и не допускают ложного срабатывания.
    2. Постоянство временных характеристик – устройство должно работать безотказно при длительном использовании.
    3. Максимально высокая чувствительность – чем она выше, тем точнее реагирование на изменения контролируемого параметра.
    4. Отсутствие какого-либо воздействия на рабочие процессы в контролируемой системе и ее параметры – установка датчиков в норме не оказывает влияния на работоспособность.

    Дополнительным преимуществом являются их небольшие размеры и возможность использования в различных условиях. Современные датчики легко устанавливаются и могут контролировать рабочие параметры, автоматически активируя исполнительные механизмы при изменении значений. Каждый тип устройства имеет свои недостатки, поэтому необходимо выбрать правильный первичный преобразователь для работы.