Сензори су основни производи у индустрији производње електронске информационе опреме и представљају специјализоване компоненте међу новим електронским компонентама приоритетним за развој. Индустрија сензора, широко призната у земљи и свету као обећавајући сектор високе{1}}технологије, привлачи глобалну пажњу због свог високог технолошког садржаја, снажног економског приноса, великог продора на тржиште и широке перспективе на тржишту. Вођен растућим тржиштем индустрије електронских информација, кинески сектор сензора је успоставио чврсту индустријску основу. Значајан напредак је постигнут у технолошким иновацијама, независном истраживању и развоју, комерцијализацији достигнућа и конкурентским способностима, што је значајно допринело националном економском развоју.
Са доласком информационог доба, сензори су постали примарно средство за људе да добију информације из природних и индустријских домена. У савременој индустријској производњи-посебно аутоматизованим процесима-различити сензори прате и контролишу кључне параметре како би се опрема одржавала у оптималним радним условима и обезбедио квалитет производа. Сензори заузимају још истакнутију позицију у фундаменталним научним истраживањима.
Данас, сензори су прожимали изузетно широк спектар поља, укључујући индустријску производњу, истраживање свемира, океанографију, заштиту животне средине, истраживања ресурса, медицинску дијагностику, биоинжењеринг, па чак и очување културних реликвија. Очигледно је неоспорна витална улога сензорске технологије у економском развоју и друштвеном напретку. Статистике показују да се предвиђа да ће годишњи приход глобалног тржишта паметних сензора расти по стопи од 10% годишње. Тренутно постоји 65 милиона сензорских уређаја са инсталираним процесорима широм света, а предвиђа се да ће број до 2019. достићи 2,8 билиона.
Кључна разматрања за избор сензора
Познавање сензора представља значајну грану електротехнике која захтева велико искуство за савладавање. Ово ћемо даље истражити у будућим дискусијама. Данас се првенствено фокусирамо на критеријуме одабира.
1. Одредите тип на основу мерног објекта и излазних захтева
За обављање специфичног мерног задатка, прво треба узети у обзир одабир одговарајућег принципа сензора. Ова одлука захтева анализу више фактора. На пример, мерила протока укључују електромагнетне, вртложне и ултразвучне типове. Избор одговарајућег мерача протока захтева циљање специфичних циљева. Поред тога, узмите у обзир потребан излазни режим-као што су 2-жични или 4-жични струјни сигнали (0-20мА, 4-20мА), сигнали напона 0-10В или комуникациони протоколи.
2. Избор на основу осетљивости
Обично, унутар линеарног опсега сензора, пожељна је већа осетљивост. Само са високом осетљивошћу излазни сигнал значајно одговара променама мерене величине, олакшавајући обраду сигнала. Међутим, имајте на уму да висока осетљивост такође чини сензор осетљивим на спољашњу буку која није повезана са мереном количином. Овај шум може бити појачан системом, угрожавајући тачност мерења. Према томе, сам сензор треба да поседује висок однос сигнал-према-шуму да би се минимизирале сметње од спољних извора.
Осетљивост сензора је усмерена. Када мерите једносмерни вектор са високим захтевима за усмерење, изаберите сензор са ниском осетљивошћу у другим правцима. За вишедимензионалне векторе, минимизирајте унакрсну-осетљивост сензора.
3. Процена карактеристика фреквентног одзива
Фреквенцијски одзив сензора одређује мерљиви опсег фреквенција, који мора остати без изобличења-у оквиру дозвољених граница. У пракси, одзив сензора увек показује извесно кашњење, идеално минимизирано. Већи фреквентни одзив омогућава шире мерљиве фреквенције сигнала. За динамичка мерења, карактеристике одзива морају бити усклађене са својствима сигнала (стабилно-стање, пролазни, насумични, итд.) да би се спречиле превелике грешке.
4. На основу стабилности сензора
Способност сензора да одржи конзистентне перформансе током времена назива се стабилношћу. Фактори који утичу на дугорочну{1}}стабилност обухватају не само унутрашњу структуру сензора већ првенствено његово радно окружење. Стога, да би се обезбедила добра стабилност, сензори морају поседовати јаку прилагодљивост околини. Пре него што изаберете сензор, истражите његово предвиђено радно окружење. Изаберите одговарајући сензор на основу специфичних услова или примените мере за смањење утицаја на животну средину.
5. Домет и прецизност: Најизазовнији пар за балансирање
Тачност је критична метрика перформанси за сензоре, која служи као витална карика у одређивању укупне прецизности мерења система. Међутим, тачност сензора је ограничена његовим дометом: генерално, већи опсег доводи до ниже прецизности. Супротно томе, сензорима високе{2}}тачности често недостаје довољан домет, што чини сензоре велике{3}}тачности и великог{4}}области претерано скупим. Због тога је потребан уравнотежен приступ при избору сензора.
Када бирате сензоре за узорковање, уверите се да уређај испуњава основне услове рада апликације (погледајте техничке листове произвођача).
Шест најкритичнијих услова рада укључује:
1) Температурни опсег;
2) спецификације;
3) степен заштите;
4) опсег напона;
5) Дискретни или аналогни излаз;
6) Варијације параметара, конкретно да ли су „подесиви параметри корисни“.
Када се разматрају сензори са ИО-могућношћу конфигурације везе, шест додатних фактора заслужује пажњу:
1) Брзина одзива;
2) домет сензора;
3) поновљивост;
4) електрична повезаност;
5) Врста монтаже;
6) Визуелни приказ: Да ли апликација захтева визуелни индикатор на сензору.
У савременој индустријској производњи, посебно аутоматизованим процесима, различити сензори прате и контролишу параметре у целој производњи. Ово осигурава да опрема ради нормално или оптимално уз постизање највишег квалитета производа. Дакле, без широког спектра сензора високог{2}}квалитета, модерној производњи не би недостајало основа. У наставку су наведени детаљи о неколико најчешћих типова сензора у производњи, заједно са саветима и увидима о примени.
Најчешћи типови сензора
Сензори близине
Сензори близине детектују присуство објеката у оближњој области без физичког контакта. Ови сензори су дискретни излазни уређаји. Типично, сензори магнетне близине детектују да ли је актуатор достигао одређену позицију тако што осете магнет који се налази унутар актуатора.
Куповина актуатора од једне компаније и магнетног сензора близине од друге генерално није препоручљива. Иако произвођачи сензора могу тврдити да су компатибилни са Кс, И и З актуаторима, варијације у магнетима и позицијама за монтажу могу довести до проблема са сензорима. На пример, сензор се може активирати када је магнет погрешно поравнат или се не може у потпуности укључити. Ако произвођач актуатора нуди одговарајући сензор близине, он би требао бити пожељнији избор.
Сензори близине засновани на транзисторима{0}} немају покретне делове и нуде продужени радни век. Сензори близине засновани на Реед-у{2}} користе механичке контакте, што резултира краћим животним веком али нижим трошковима у поређењу са типовима транзистора. Реед сензори су најпогоднији за апликације које захтевају напајање наизменичном струјом и окружења са високим{4}}температурама.
Сензори положаја
Сензори положаја имају аналогне излазе који показују положај актуатора на основу положаја магнета на актуатору. Из перспективе контроле, сензори положаја нуде значајну флексибилност. Инжењери контроле могу да дефинишу низ вредности задатих вредности како би се поклапали са варијацијама компоненти.
Пошто се ови сензори положаја ослањају на магнете (попут сензора близине), препоручљиво је набавити и сензоре и актуаторе од истог произвођача кад год је то могуће. ИО-Функција везе омогућава прикупљање података са сензора положаја, поједностављујући контролу и олакшавајући параметризацију.
Индуктивни сензори
Индуктивни сензори близине користе Фарадејев закон индукције да детектују присуство објекта или симулирају излаз позиције. Најкритичнији фактор при одабиру индуктивних сензора је одређивање врсте метала који сензор детектује, чиме се утврђује удаљеност сензора. У поређењу са црним металима, обојени метали-смањују опсег сензора за преко 50%. Упутства за производе произвођача сензора треба да пруже информације потребне за одабир узорка.
Сензори притиска и вакуума
Уверите се да сензори притиска или вакуума задовољавају опсеге мерења у империјалним (пси) и метричким (бар) јединицама. Одредите најпогоднији фактор форме за додељени простор. Током инсталације опреме, размотрите да ли сензори треба да садрже индикаторска светла или екране за удобност руковаоца. За брза подешавања, размотрите сензоре притиска и вакуума опремљене ИО-линком.
Флов Сенсорс
Слично као код сензора притиска и вакуума, сензори протока се могу изабрати на основу опсега протока, величине и варијабилности задатих тачака. Опције приказа могу се одредити приликом наручивања сензора. Сензори протока са релативно ниским протоком могу се изабрати за одређене зоне или за целу примену опреме.
Оптички сензори
Најчешћи оптички сензори су фотоелектрично расејање, рефлективни и кроз{0}}врсте снопа. Ласерски сензори и оптички сензори такође спадају у категорије оптичких сензора.
Већина фотоелектричних сензора детектује објекте рефлектујући светлост или прекидајући сноп. Због ниске цене, свестраности и високе поузданости, ови сензори су међу најчешће коришћеним у производњи. Дифузно-рефлективни фотоелектрични сензори не захтевају рефлектор. Они нуде одличне{4}}учинке за откривање присуства оближњих објеката.
Фотоелектрични сензори{0}}посредством снопа нуде најдужи домет сенсирања. Ови сензори инсталирају јединице предајника и пријемника на две одвојене тачке. Сигурносни сензори за гаражна врата су примери сензора снопа. Када је сноп прекинут, то указује на присуство мете. Фотоелектрични сензор типа утора{5}}је занимљива варијанта кроз{6}}сноп; интегрише предајник и пријемник у једну компактну јединицу. Светлосни сензори типа прорез- се користе за откривање присуства или одсуства малих компоненти.
Рефлективни фотоелектрични сензори имају сензор и рефлектор за детекцију присуства средњег{0}}домета. У смислу прецизности и цене, ови сензори спадају између дифузног и низа{2}}врста зрака.
Оптички сензори се користе за детекцију присуства и удаљености. Параметри на овим свестраним сензорима могу се подесити да би се откриле различите боје, позадине и распони удаљености.
Ласерски сензори могу да се користе за-детекцију присуства на великом домету и нуде највећу прецизност у апликацијама за мерење кратког{1}}домета.
Сензори вида су погодни за читање бар кодова, бројање, верификацију облика и сличне задатке. Они представљају исплативо-исплативо решење за апликације за вид где би системи камера били прескупи или сложени. Сензори вида читају бар кодове, прате појединачне компоненте и извршавају процесе прилагођене тим компонентама. Сензори могу да провере број карактеристика присутних на делу. Сензори вида могу утврдити да ли је постигнута одређена крива или други облик. Пошто ови сензори обрађују светлост, њихово тестирање у условима што је могуће ближим стварном радном окружењу-у погледу амбијенталног светла и рефлективности позадине-је кључно. У већини апликација, препоручује се постављање сензора вида унутар кућишта како би се изоловали од спољашњих извора светлости. Тражење помоћи од произвођача сензора вида током тестирања сензора је добра идеја. Поред тога, не заборавите да обезбедите избор одговарајуће сабирнице поља.
Претварачи сигнала трансформишу аналогни излазни сигнал са сензора у дигитални сигнал на претварачу. Друга опција је конверзија у ИО-податке процеса веза.
Други сензори
1. Магнетни прекидач:Ово је специјализовани израз за сензор цилиндра, који се првенствено користи за откривање положаја клипа цилиндра. Типично, добављачи цилиндара обезбеђују ове сензоре прилагођене сценаријима коришћења купаца. Као што назив имплицира, магнетни прекидачи детектују мете путем електромагнетне индукције, што резултира релативно ниском прецизношћу детекције.
2. Прекидачи близине:Дизајнирани на основу принципа електромагнетне индукције, прекидачи близине могу детектовати само металне мете, са малим варијацијама у удаљености сензора у зависности од врсте метала. Уобичајени опсези детекције за прекидаче близине укључују: 1 мм, 2 мм, 4 мм, 8 мм, 12 мм, итд. Близински прекидачи углавном долазе у два типа: у равни-и не-у равни-. Прекидач за уградњу{11}}значи да глава сензора не детектује металне мете по свом обиму, већ само детектује мете директно испред себе. Другим речима, сензорска глава сензора не мора да вири изван металног држача за монтирање. Типови који нису{14}}уграђени{15}}обеђују и предње{16}}и металне мете по ободу. Овде глава сензора мора да вири из металног држача за монтажу, а метални предмети не би требало да буду присутни унутар одређеног опсега како би се спречило лажно откривање. Прекидачи близине нуде већу тачност детекције од магнетних прекидача. Обично се користе у апликацијама које захтевају релативно ниску прецизност положаја, као што је провера присуства производа или позиционирање уређаја.
3. Фотоелектрични прекидачи:Фотоелектрична детекција нуди предности као што су висока прецизност, брз одговор и без{0}}бесконтактни рад. Може да мери више параметара, има једноставне структуре сензора и нуди флексибилне конфигурације. Сходно томе, фотоелектрични сензори се широко примењују у системима за детекцију и контролу. Уобичајени типови укључују: рефлектујуће фотоелектричне сензоре, фотоелектричне сензоре са -снопом и сензоре који користе рефлектујуће плоче за рефлектовање светлосних снопова. Последња два типа детектују блокирањем светлости од циљаног објекта, док први детектују детектовањем светлости која се рефлектује од мете. Сходно томе, последња два обично нуде веће домете детекције и већу прецизност. Због своје високе тачности детекције, фотоелектрични сензори се обично користе за прецизно позиционирање производа или роботских радних комада, као и у системима повратне спреге за корачне и серво механизме.
4. Сензори оптичких влакана:Сензори са оптичким влакнима су још један тип елемента за детекцију који користи конверзију фотоелектричног сигнала. У поређењу са фотоелектричним прекидачима, они обично могу да детектују мање објекте, раде на већим удаљеностима и нуде већу прецизност. Сходно томе, оптички сензори се обично користе у апликацијама које захтевају већу прецизност и као уређаји за повратну информацију о позиционирању у степер и серво системима.
5. Фотоелектрични сензори:Фотоелектрични сензори такође користе фотоелектричне сигнале. Са великом површином детекције, често се називају сензорима подручја. Њихова примарна примена лежи у повезивању и безбедносним функцијама између опреме, посебно у системима заштите људи.
6. Термопарови:Термопарови се првенствено користе за детекцију температуре околине у свом окружењу.
7. Ласерски скенери:Ласерски скенери првенствено функционишу за прецизно мерење димензионалних контура циљаних објеката.
8. Индустријске камере:У инжењерству познате и као ЦЦД (Цхарге-уређај) камере, индустријске камере се углавном користе за откривање облика и положаја циљаних објеката. Са напретком у ЦЦД технологији, индустријске камере високе{2}}резолуције су сада применљиве у областима прецизних мерења.
9. Енкодер:На основу принципа рада, енкодери су категорисани у инкременталне и апсолутне типове. Инкрементални енкодери претварају померање у периодичне електричне сигнале, који се затим трансформишу у импулсе за бројање. Величина померања је представљена бројем импулса. Свака позиција на апсолутном кодеру одговара јединственом дигиталном коду. Дакле, његова приказана вредност зависи искључиво од почетне и крајње позиције мерења, а не од међупроцеса. Кодери су обично упарени са корачним моторима или серво моторима да би формирали системе управљања затвореном{5}}петљом или полу{6}}затвореном-петљом.
10. Микро прекидач:Микро прекидач је сензор типа контакта{0}}који се првенствено користи за међусобно повезивање опреме или откривање статуса заштитних врата на машинама.