![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Основные типы датчиков и их назначение |
Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно гово- рят о пяти видах ощущений, связанных со зрением, слухом, обонянием, вкусом и осязанием. Для формирования ощущений человеку необходимо внешнее раздражение определенных органов - "датчиков чувств". Для различных видов ощущений роль датчиков играют определенные органы чувств: Зрение.Глаза Слух.Уши Вкус.Язык Обоняние.Нос Осязание.Кожа Однако для получения ощущения одних только органов чувств недос- таточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через гла- за раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большо- го и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения, т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое, тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы датчики, реагирующие на эти раздражения. Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управ- ления заключается в приеме информации о состоянии объекта управле- ния, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема ин- формации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом, контролируется температура, механические перемещения, наличие или отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость вращения и т.п. 22. Принцип действия и классификация 0 Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодейс- твия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в элект- рические сигналы. Существует множество явлений и эффектов, видов преобразования свойств и энергии, которые можно использовать для - 2 - создания датчиков. В табл. 1 приведен сравнительно скромный пере- чень. При классификации датчиков в качестве основы часто используется принцип их действия, который, в свою очередь, может базироваться на физических или химических явлениях и свойствах. 23. Основные виды 0 Температурные датчики. С температурой мы сталкиваемся ежедневно, и это наиболее знакомая нам физическая величина. Среди прочих датчиков температурные отличаются особенно большим разнообра- зием типов и являются одним из самых распространненых (табл. 2) Стеклянный термометр со столбиком ртути известен с давних вре- мен и широко используется в наши дни. Терморезисторы сопротивления которых изменяется под влиянием температуры, используются довольно часто в разнообразных устройствах благодаря сравнительно малой сто- имости датчиков данного типа. Существует три вида терморезисторов: с отрицательной характеристикой (их сопротивление уменьшается с по- вышением температуры), С положительной характеристикой (с повышени- ем температуры сопротивление увеличивается) и с критичной характе- ристикой (сопротивление увеличивается при пороговом значении темпе- ратуры). Обычно сопротивление под влиянием температуры изменяется довольно резко.
Для расширения линейного участка этого изменения параллельно и последовательно терморезистору присоединяются резис- торы. Термопары особенно широко применяются в области измерений. В них используется эффект Зеебека: в спае из разнородных металлов возникает ЭДС, приблизительно пропорциональная разности температур между самим спаем и его выводами. Диапазон измеряемых термопарой температур зависит от применяемых металлов. В термочувствительных ферритах и конденсаторах используется влияние температуры соответс- твенно на магнитную и диэлектрическую проницаемость, начиная с не- которого значения, которое называется температурой Кюри и для конк- ретного датчика зависит от применяемых в нем материалов. Термочувс- твительные диоды и тиристоры относятся к полупроводниковым датчи- кам, в которых используется температурная зависимость проводимости p? -перехода (обычно на кристалле кремния). В последнее время практическое применение нашли так называемые интегральные темпера- - 3 - турные датчики, представляющие собой термочувствительный диод на одном кристалле с периферийными схемами, например усилителем и др. Оптические датчики. Подобно температурным оптические датчики от- личаются большим разнообразием и массовостью применения. Как видно из табл. 3, по принципу оптико-электрического преобразования эти датчики можно разделить на четыре типа: на основе эффектов фо- тоэлектронной эмиссии, фотопроводимости, фотогальванического и пи- роэлектрических. 1Фотогальваническая эмиссия, или внешний фотоэффект, 0 - это ис- пускание электронов при падении света физическое тело. Для вылета электронов из физического тела им необходимо преодолеть энергети- ческий барьер. Поскольку энергия фотоэлектронов пропорциональна 1hc/л 0 (где 1 h 0 - постоянная Планка, 1 с 0 - скорость света, 1 л 0 - длина вол- ны света), то, чем короче длина волны облучающего света, тем больше энергия электронов и легче преодоление ими указанного барьера. 1Эффект фотопроводимости, или внутренний фотоэффект, 0 - это из- менение электрического сопротивления физического тела при облучении его светом. Среди материалов, обладающих эффектом фотопроводимости, - Z S, CdS, GaAs, Ge, PbS и др. Максимум спектральной чувствитель- ности CdS приходится приблизительно на свет с длиной волны 500-550 нм, что соответствует приблизительно середине зоны чувствительности человеческого зрения. Оптические датчики, работающие на эффекте фо- топроводимости, рекомендуется использовать в экспонометрах фото- и кинокамер, в автоматических выключателях и регуляторах света, обна- ружителях пламени и др. Недостаток этих датчиков - замедленная ре- акция (50 мс и более). 1Фотогальванический эффект 0 заключается в возникновении ЭДС на выводах p? -перехода в облучаемом светом полупроводнике. Под воз- действием света внутри p? -перехода появляются свободные электроны и дырки и генерируется ЭДС. Типичные датчики, работающие по этому принципу, - фотодиоды, фототранзисторы. Такой же принцип действия имеет оптико-электрическая часть двухмерных твердотельных датчиков изображения, например датчиков на приборах с зарядовой связью (ПЗС-датчиков).
В качестве материала подложки для фотогальваничес- ких датчиков чаще всего используется кремний. Сравнительно высокая скорость отклика и большая чувствительность в диапазоне от ближней инфракрасной (ИК) зоны до видимого света обеспечивает этим датчакам - 4 - широкую сферу применения. 1Пироэлектрические эффекты 0 - это явления, при которых на по- верхности физического тела вследствие изменений поверхностного тем- пературного "рельефа" возникают электрические заряды, соответствую- щие этим изменениям. Среди материалов, обладающих подобными свойс- твами: и множество других так нызываемых пи- роэлектрических материалов. В корпус датчика встроен полевой тран- зистор, позволяющий преобразовывать высокое полное сопротивление пиротехнического элемента с его оптимальными электрическими заряда- ми в более низкое и оптимальное выходное сопротивление датчика. Из датчиков этого типа наиболее часто используются ИК-датчики. Среди оптических датчиков мало найдется таких, которые облада- ли бы достаточной чувствительностью во всем световом диапазоне. Большинство датчиков имеет оптимальную чувствительность в довольно узкой зоне ультрафиолетовой, или видимой, или инфракрасной части спектра. Основные преимущества перед датчиками других типов: 1. Возмож- ность бесконтактного обнаружения. 2. Возможность (при соот- ветствующей оптике) измерения объектов как с чрезвычайно большими, так и с необычайно малыми раз- мерами. 3. Высокая скорость отклика. 4. Удобство применения интег- ральной технологии (оптические дат- чики, как правило, твердотельные и полупроводниковые), обеспечивающей малые размеры и большой срок службы. 5. Обширная сфера использования: измерение различных физичес- ких величин, определение формы, распознавания объектов и т.д. Наряду с преимуществами оптические датчики обладают и некото- рыми недостатками, а именно чувствительны к загрязнению, подвержены влиянию постороннего света, светового фона, а также температуры (при полупроводниковой основе). Датчики давления. В датчиках давления всегда испытывается боль- шая потребность, и они находят весьма широкое применение. Принцип регистрации давления служит основой для многих других типов датчиков, например датчиков массы, положения, уровня и расхода жид- - 5 - кости и др. В подавляющем большинстве случаев индикация давления осуществляется благодаря деформации упругих тел, например диафраг- мы, трубки Прудона, гофрированной мембраны. Такие датчики имеют достаточную прочность, малую стоимость, но в них затруднено получе- ние электрических сигналов. Потенциалометрические (реостатные), ем- костные, индукционные, магнитнострикционные, ультразвуковые датчики давления имеют на выходе электрический сигнал, но сравнительно сложны в изготовлении. В настоящее время в качестве датчиков давления все шире ис- пользуются тензометры. Особенно перспективными представляются полк- проводниковые тензометры диффузионного типа. Диффузионные тензомет- ры на кремниевой подложке обладают высокой чувствительностью, малы- ми размерами и легко интегрируются с периферийными схемами. Путем травления по тонкопленочной технологии на поверхности кристалла кремния с 1 0-продимостью формируется круглая диафрагма.
Колеса или гусеницы? «Оперативный размах действий межсоединений требует наличия их оперативной подвижности, для чего все основные типы машин, входящие в состав мехсоединений, должны иметь двойной ход – колесный и гусеничный». Из доклада «О системе танкового вооружения на 2 пятилетку». 7.1. О системе танкового вооружения на вторую пятилетку Начавшийся 1933 г. ознаменовался тем, что «система танко-тракторно-автоброневооружения РККА», принятая в 1929 г., была сочтена в основном качественно выполненной, и на вооружении РККА уже имелись пять основных типов танков: а) малый танк разведывательного типа – Т-37А, б) легкий танк общевойскового типа – Т-26, в) легкий танк оперативного типа – БТ-2, г) средний танк качественного усиления – Т-28, д) мощный танк особого назначения – Т-35. Все эти танки, кроме стремительно устаревших танкеток Т-27 (которые должны были уже постепенно заменяться малым плавающим танком Т-37А), были детищами требований упомянутой «Системы…», выпускались серийно или осваивались промышленностью. Имеющиеся в СССР танковые школы готовили кадры для эксплуатации этих танков и их ремонта
3. Характеристики основных форм оздоровительной культуры
5. Индивидуальные особенности мышления. Характеристика основных качеств ума
11. Характеристика основных стаций гусеобразных на пролете в Константиновском районе Амурской области
12. Основные средства, их классификация и оценка в бухгалтерском учете
13. Фінансовий, управлінський і виробничий облік. Характеристика, основні відміності
15. Характеристика основных моделей ноутбуков
17. Характеристика основных материалов, применяемых в строительстве
18. Характеристика основных факторов и условий развития туризма в Великобритании
19. Организация и характеристика основных форм безналичных расчётов
21. Характеристика основних фінансово-промислових груп України
26. Трудовое поведение: особенности и характеристики различных видов
27. Характеристика и виды прыжков
28. Классификация и основные характеристики торгового оборудования. Требования
29. Хроматография: сущность, классификация, основные характеристики элюентной колоночной хроматографии
30. Основные звездные характеристики. Рождение звезд
31. Понятие, классификация и содержание основных функций государства
32. Внешние устройства ПК. Функциональные возможности. Основные характеристики. Обмен информацией
33. Установка и основные характеристики Linux
34. Основные механические характеристики материалов
35. Основные стороны процесса общения и их характеристика
36. Электрические приемники: классификация, основные виды
37. Основные стадии в развитии политической науки, их общая характеристика
42. Политическая власть и ее основные характеристики
43. Понятие, основные характеристики и правовая природа неустойки
44. Парламент Великобритании и его основные характеристики. Функции палат
45. Основные виды памяти и их характеристика
47. Классификация и основные виды клиринга
48. Основные характеристики моделей данных
49. Виды облигаций и их основные характеристики
51. Основные генетические характеристики популяции
52. Классификация и оценка основных средств
53. Смешение красок. Основные характеристики и свойства цветов
57. Анализ условий формирования и расчет основных статистических характеристик стока реки Кегеты
58. Основні характеристики клімату Закарпатської області
59. Основные характеристики преступности
60. Архитектура и основные характеристики персонального компьютера
61. Микропроцессор: назначение, состав, основные характеристики
63. Загальна характеристика датчиків
65. Основные характеристики и параметры логических элементов
66. Основные характеристики пространственной структуры излучения
67. Основні концепції маркетингу та їх характеристики
68. Основные характеристики и цели CXE, емкость рынка
73. Основные характеристики пусковых систем
74. Основні види діяльності та їх характеристика
75. Основные отрасли психологии и их характеристика
76. Умственная отсталость: причины возникновения, классификация, основные симптомы и синдромы
77. Основные характеристики опилкобетона
80. Сущность, цели и основные характеристики экономического роста
81. Экономическая сущность основных фондов предприятий и их характеристика
82. Разработка основных разделов проекта производства работ
89. Государственный бюджет, как экономическая категория и основной финансовый план Украины
90. Основные задачи и сферы государственного регулирования в экономике
92. Основные направления государственного регулирования финансовых отношений в РФ
93. Задачи, основные функции и система ОВД
94. Понятие, основные черты субъектов административной юрисдикции
95. Основные направления внешней политики республики Беларусь
96. Формирование советской культуры: основные направления
97. Конституционные гарантии основных прав и свобод человека и гражданина в Российской Федерации