Sensor adalah produk asas dalam industri pembuatan peralatan maklumat elektronik dan mewakili komponen khusus di kalangan komponen elektronik baru yang diprioritaskan untuk pembangunan. Industri sensor, diiktiraf secara meluas dalam negeri dan antarabangsa sebagai sektor teknologi tinggi -, menarik perhatian global untuk kandungan teknologi tinggi, pulangan ekonomi yang kuat, penembusan pasaran yang luas, dan prospek pasaran yang luas. Didorong oleh pasaran industri maklumat elektronik yang berkembang pesat, sektor sensor China telah menubuhkan asas perindustrian yang kukuh. Kemajuan yang ketara telah dibuat dalam inovasi teknologi, R & D bebas, pengkomersialan pencapaian, dan keupayaan kompetitif, yang menyumbang secara substansial kepada pembangunan ekonomi negara.
Dengan kedatangan Zaman Maklumat, sensor telah menjadi cara utama bagi manusia untuk memperoleh maklumat dari domain semula jadi dan perindustrian. Dalam pengeluaran perindustrian moden - terutamanya proses automatik - pelbagai sensor memantau dan mengawal parameter utama untuk mengekalkan peralatan dalam keadaan operasi yang optimum dan memastikan kualiti produk. Sensor memegang kedudukan yang lebih menonjol dalam penyelidikan saintifik asas.
Hari ini, sensor telah meresap pelbagai bidang yang sangat luas, termasuk pengeluaran perindustrian, penerokaan ruang angkasa, oseanografi, perlindungan alam sekitar, tinjauan sumber, diagnostik perubatan, bioengineering, dan juga pemeliharaan relik budaya. Jelas, peranan penting teknologi sensor dalam pembangunan ekonomi dan kemajuan sosial tidak dapat dinafikan. Statistik menunjukkan bahawa pendapatan tahunan pasaran Sensor Smart Global dijangka berkembang pada kadar 10% setahun. Pada masa ini, terdapat 65 juta peranti sensor dengan pemproses yang dipasang di seluruh dunia, angka yang dijangka mencapai 2.8 trilion menjelang 2019.
Pertimbangan utama untuk pemilihan sensor
Pengetahuan sensor merupakan cabang besar kejuruteraan elektrik yang memerlukan pengalaman yang luas untuk menguasai. Kami akan meneroka ini lebih lanjut dalam perbincangan masa depan. Hari ini, kami memberi tumpuan terutamanya kepada kriteria pemilihan.
1. Tentukan Jenis Berdasarkan Objek Pengukuran dan Keperluan Output
Untuk melaksanakan tugas pengukuran tertentu, pertimbangan pertama adalah memilih prinsip sensor yang sesuai. Keputusan ini memerlukan menganalisis pelbagai faktor. Sebagai contoh, meter aliran termasuk jenis elektromagnet, vorteks, dan ultrasonik. Memilih meter aliran yang sesuai memerlukan penargetan objektif tertentu. Di samping itu, pertimbangkan mod output yang diperlukan - seperti isyarat semasa 2-wayar atau 4-wayar (0-20mA, 4-20mA), isyarat voltan 0-10V, atau protokol komunikasi.
2. Pemilihan berdasarkan kepekaan
Biasanya, dalam julat linear sensor, kepekaan yang lebih tinggi lebih disukai. Hanya dengan kepekaan yang tinggi, isyarat output sesuai dengan perubahan dalam kuantiti yang diukur, memudahkan pemprosesan isyarat. Walau bagaimanapun, perhatikan bahawa kepekaan yang tinggi juga menjadikan sensor terdedah kepada bunyi luaran yang tidak berkaitan dengan kuantiti yang diukur. Kebisingan ini dapat dikuatkan oleh sistem, menjejaskan ketepatan pengukuran. Oleh itu, sensor itu sendiri harus mempunyai isyarat tinggi - ke - nisbah bunyi untuk meminimumkan gangguan dari sumber luaran.
Kepekaan sensor adalah arah. Apabila mengukur vektor unidirectional dengan keperluan arah yang tinggi, pilih sensor dengan kepekaan yang rendah ke arah lain. Untuk vektor multidimensi, meminimumkan sensitiviti silang sensor -.
3. Menilai ciri -ciri tindak balas frekuensi
Sambutan frekuensi sensor menentukan julat kekerapan yang boleh diukur, yang mesti kekal distorsi - percuma dalam had yang dibenarkan. Dalam amalan, tindak balas sensor sentiasa mempamerkan beberapa kelewatan, yang diminimumkan. Sambutan frekuensi yang lebih tinggi membolehkan frekuensi isyarat yang lebih luas. Untuk pengukuran dinamik, ciri -ciri tindak balas mesti diselaraskan dengan sifat isyarat (mantap - keadaan, sementara, rawak, dan lain -lain) untuk mengelakkan kesilapan yang berlebihan.
4. Berdasarkan kestabilan sensor
Keupayaan sensor untuk mengekalkan prestasi yang konsisten dari masa ke masa disebut kestabilan. Faktor -faktor yang mempengaruhi kestabilan jangka panjang - termasuk bukan sahaja struktur dalaman sensor tetapi terutamanya persekitaran operasinya. Oleh itu, untuk memastikan kestabilan yang baik, sensor mesti mempunyai kesesuaian alam sekitar yang kuat. Sebelum memilih sensor, siasat persekitaran operasi yang dimaksudkan. Pilih sensor yang sesuai berdasarkan keadaan tertentu atau melaksanakan langkah -langkah untuk meminimumkan kesan alam sekitar.
5. Julat dan Ketepatan: Pasangan yang paling mencabar untuk mengimbangi
Ketepatan adalah metrik prestasi kritikal untuk sensor, berfungsi sebagai pautan penting dalam menentukan ketepatan pengukuran keseluruhan sistem. Walau bagaimanapun, ketepatan sensor dikekang oleh julatnya: Secara amnya, julat yang lebih besar menghasilkan ketepatan yang lebih rendah. Sebaliknya, sensor ketepatan tinggi - seringkali kekurangan julat yang mencukupi, membuat ketepatan tinggi -, besar - sensor julat yang mahal. Oleh itu, pendekatan seimbang diperlukan apabila memilih sensor.
Apabila memilih sensor persampelan, pastikan peranti memenuhi syarat operasi asas aplikasi (rujuk kepada lembaran data pengilang).
Enam keadaan operasi yang paling kritikal termasuk:
1) julat suhu;
2) Spesifikasi;
3) penilaian perlindungan;
4) julat voltan;
5) output diskret atau analog;
6) Variasi parameter, khususnya sama ada "parameter laras bermanfaat."
Apabila mempertimbangkan sensor dengan keupayaan konfigurasi IO -, enam faktor tambahan memberi perhatian:
1) kelajuan tindak balas;
2) julat penderiaan;
3) kebolehulangan;
4) sambungan elektrik;
5) jenis pemasangan;
6) Paparan visual: Sama ada aplikasi memerlukan penunjuk visual pada sensor.
Dalam pengeluaran perindustrian moden, terutamanya proses automatik, pelbagai sensor memantau dan mengawal parameter sepanjang pembuatan. Ini memastikan peralatan beroperasi secara normal atau optimum semasa mencapai kualiti produk tertinggi. Oleh itu, tanpa pelbagai sensor kualiti tinggi -, pengeluaran moden akan kekurangan asasnya. Butiran berikut beberapa jenis sensor yang paling biasa dalam pembuatan, bersama dengan petua dan pandangan aplikasi.
Jenis Sensor Paling Biasa
Sensor jarak
Sensor jarak mengesan kehadiran objek di kawasan berdekatan tanpa hubungan fizikal. Sensor ini adalah peranti output diskret. Biasanya, sensor jarak magnet mengesan sama ada penggerak telah mencapai kedudukan tertentu dengan merasakan magnet yang terletak di dalam penggerak.
Membeli penggerak dari satu syarikat dan sensor jarak magnet dari yang lain biasanya tidak dianjurkan. Walaupun pengeluar sensor boleh menuntut keserasian dengan penggerak X, Y, dan Z, variasi magnet dan kedudukan pemasangan boleh membawa kepada isu penderiaan. Sebagai contoh, sensor boleh memberi tenaga apabila magnet itu tidak disengajakan atau gagal memberi tenaga sama sekali. Jika pengeluar penggerak menawarkan sensor jarak yang sepadan, ia harus menjadi pilihan pilihan.
Transistor - Sensor kedekatan berasaskan tidak mempunyai bahagian yang bergerak dan menawarkan hayat perkhidmatan lanjutan. REED - Sensor jarak berasaskan menggunakan hubungan mekanikal, menghasilkan jangka hayat yang lebih pendek tetapi kos yang lebih rendah berbanding dengan jenis transistor. Sensor Reed paling sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kuasa AC dan persekitaran suhu tinggi -.
Sensor kedudukan
Sensor kedudukan mempunyai output analog yang menunjukkan kedudukan penggerak berdasarkan kedudukan magnet pada penggerak. Dari perspektif kawalan, sensor kedudukan menawarkan fleksibiliti yang ketara. Jurutera kawalan boleh menentukan satu siri nilai setpoint untuk memadankan variasi komponen.
Oleh kerana sensor kedudukan ini bergantung kepada magnet (seperti sensor jarak jauh), adalah dinasihatkan untuk mendapatkan sumber sensor dan penggerak dari pengilang yang sama apabila mungkin. IO - fungsi pautan membolehkan pengambilalihan data dari sensor kedudukan, memudahkan kawalan dan memudahkan parameterisasi.
Sensor induktif
Sensor jarak induktif menggunakan undang -undang induksi Faraday untuk mengesan kehadiran objek atau mensimulasikan output kedudukan. Faktor yang paling kritikal apabila memilih sensor induktif adalah menentukan jenis logam yang mengesan sensor, dengan itu mewujudkan jarak penderiaan. Berbanding logam ferus, bukan - logam ferus mengurangkan julat penderiaan sebanyak lebih daripada 50%. Manual produk pengeluar sensor harus memberikan maklumat yang diperlukan untuk pemilihan sampel.
Tekanan dan sensor vakum
Memastikan tekanan atau sensor vakum memenuhi julat pengukuran di unit imperial (PSI) dan metrik (bar). Tentukan faktor bentuk yang paling sesuai untuk ruang yang diperuntukkan. Semasa pemasangan peralatan, pertimbangkan sama ada sensor harus memasukkan lampu penunjuk atau skrin paparan untuk kemudahan pengendali. Untuk pelarasan tetapan yang cepat, pertimbangkan sensor tekanan dan vakum yang dilengkapi dengan pautan IO -.
Sensor aliran
Sama seperti tekanan dan sensor vakum, sensor aliran boleh dipilih berdasarkan julat aliran, saiz, dan kebolehubahan setpoints. Pilihan paparan boleh ditentukan semasa memesan sensor. Sensor aliran dengan kadar aliran yang agak rendah boleh dipilih untuk zon tertentu atau keseluruhan aplikasi peralatan.
Sensor optik
Sensor optik yang paling biasa adalah penyebaran fotoelektrik, reflektif, dan melalui - jenis rasuk. Sensor laser dan peranti penderiaan gentian optik juga berada di bawah kategori sensor optik.
Kebanyakan sensor fotoelektrik mengesan objek dengan mencerminkan cahaya atau mengganggu rasuk. Oleh kerana kos rendah, fleksibiliti, dan kebolehpercayaan yang tinggi, sensor ini adalah antara yang paling banyak digunakan dalam pembuatan. Penyebaran - sensor fotoelektrik reflektif tidak memerlukan reflektor. Mereka menawarkan kos yang sangat baik - prestasi untuk mengesan kehadiran objek berdekatan.
Melalui - sensor fotoelektrik rasuk menawarkan julat penderiaan terpanjang. Sensor ini memasang unit pemancar dan penerima pada dua titik berasingan. Sensor keselamatan pintu garaj adalah contoh sensor rasuk. Apabila rasuk terganggu, ia menunjukkan kehadiran sasaran. Slot - jenis sensor fotoelektrik adalah menarik melalui - varian rasuk; Ia mengintegrasikan pemancar dan penerima ke dalam satu unit padat. Slot - Sensor cahaya jenis digunakan untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan komponen kecil.
Sensor fotoelektrik reflektif mempunyai sensor dan reflektor untuk pengesanan kehadiran jarak pertengahan -. Dari segi ketepatan dan kos, sensor ini jatuh antara meresap dan melalui jenis rasuk -.
Sensor optik gentian digunakan untuk kehadiran dan penderiaan jarak. Parameter pada sensor serba boleh ini boleh diselaraskan untuk mengesan pelbagai warna, latar belakang, dan jarak jarak.
Sensor laser boleh digunakan untuk pengesanan kehadiran jarak jauh - dan menawarkan ketepatan tertinggi dalam aplikasi pengukuran jarak pendek -.
Sensor penglihatan sesuai untuk membaca kod, pengiraan, pengesahan bentuk, dan tugas yang sama. Mereka mewakili kos - penyelesaian yang berkesan untuk aplikasi penglihatan di mana sistem kamera akan mahal atau kompleks. Sensor penglihatan membaca kod bar, menjejaki komponen individu, dan melaksanakan proses yang disesuaikan dengan komponen tersebut. Sensor boleh mengesahkan bilangan ciri yang ada di bahagian. Sensor penglihatan boleh menentukan sama ada lengkung yang ditentukan atau bentuk lain telah dicapai. Oleh kerana sensor ini memproses cahaya, menguji mereka dalam keadaan sedekat mungkin ke persekitaran operasi sebenar - mengenai cahaya ambien dan reflektif latar belakang - adalah kritikal. Dalam kebanyakan aplikasi, adalah disyorkan untuk meletakkan sensor penglihatan di dalam kandang untuk mengasingkan mereka dari sumber cahaya luaran. Mencari bantuan daripada pengeluar sensor penglihatan semasa ujian sensor adalah idea yang baik. Di samping itu, jangan lupa untuk memastikan pemilihan fieldbus yang sesuai.
Penukar isyarat mengubah isyarat output analog dari sensor ke dalam isyarat digital pada penukar. Pilihan lain ialah penukaran ke dalam data proses pautan io -.
Sensor lain
1. Suis magnet:Ini adalah istilah khusus untuk sensor silinder, terutamanya digunakan untuk mengesan kedudukan omboh silinder. Biasanya, pembekal silinder memberikan sensor ini disesuaikan dengan senario penggunaan pelanggan. Seperti namanya, suis magnet mengesan sasaran melalui induksi elektromagnet, menghasilkan ketepatan pengesanan yang agak rendah.
2. Suis jarak:Direka berdasarkan prinsip induksi elektromagnet, suis kedekatan hanya dapat mengesan sasaran logam, dengan sedikit variasi dalam jarak penderiaan bergantung pada jenis logam. Rentang pengesanan umum untuk suis jarak dekat termasuk: 1mm, 2mm, 4mm, 8mm, 12mm, dan lain -lain. Suis kedekatan umumnya datang dalam dua jenis: Flush - mount dan non - Flush - mount. Switch sirip - bermaksud kepala penderiaan tidak mengesan sasaran logam di sekitar lilitannya tetapi hanya mengesan sasaran secara langsung di hadapannya. Dalam erti kata lain, kepala penderiaan sensor tidak perlu menonjol di luar pendakap pelekap logam. Non - Flush - Jenis yang dipasang mengesan kedua -dua depan - menghadap dan sasaran logam circumferential. Di sini, kepala sensor mesti menonjol dari pendakap pelekap logam, dan tiada objek logam yang harus hadir dalam julat circumferential tertentu untuk mencegah pengesanan palsu. Suis kedekatan menawarkan ketepatan pengesanan yang lebih tinggi daripada suis magnet. Mereka biasanya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketepatan kedudukan yang agak rendah, seperti mengesahkan kehadiran produk atau kedudukan perlawanan.
3. Suis fotoelektrik:Pengesanan fotoelektrik menawarkan kelebihan seperti ketepatan tinggi, respons pesat, dan operasi hubungan bukan -. Ia boleh mengukur pelbagai parameter, mempunyai struktur sensor mudah, dan menawarkan konfigurasi yang fleksibel. Oleh itu, sensor fotoelektrik digunakan secara meluas dalam sistem pengesanan dan kawalan. Jenis biasa termasuk: sensor fotoelektrik reflektif, melalui - sensor fotoelektrik rasuk, dan sensor menggunakan plat reflektif untuk mencerminkan rasuk cahaya. Dua jenis yang terakhir mengesan dengan menyekat cahaya dari objek sasaran, manakala bekas mengesan dengan mengesan cahaya yang dicerminkan dari sasaran. Oleh itu, dua yang terakhir biasanya menawarkan julat pengesanan yang lebih lama dan ketepatan yang lebih tinggi. Oleh kerana ketepatan pengesanan yang tinggi, sensor fotoelektrik biasanya digunakan untuk kedudukan produk atau bahan kerja robot yang tepat, serta sistem maklum balas untuk mekanisme stepper dan servo.
4. Sensor optik gentian:Sensor optik serat adalah satu lagi jenis elemen pengesanan yang menggunakan penukaran isyarat fotoelektrik. Berbanding dengan suis fotoelektrik, mereka biasanya boleh mengesan objek yang lebih kecil, beroperasi pada jarak yang lebih jauh, dan menawarkan ketepatan yang lebih tinggi. Oleh itu, sensor gentian optik biasanya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketepatan yang lebih tinggi dan sebagai peranti maklum balas kedudukan dalam sistem stepper dan servo.
5. Sensor fotoelektrik:Sensor fotoelektrik juga menggunakan isyarat fotoelektrik. Dengan kawasan pengesanan yang besar, mereka sering disebut sensor kawasan. Aplikasi utama mereka terletak pada fungsi saling dan keselamatan antara peralatan, terutamanya dalam sistem perlindungan manusia.
6. Thermocouples:Thermocouples digunakan terutamanya untuk mengesan suhu ambien di persekitaran mereka.
7. Pengimbas laser:Pengimbas laser terutamanya berfungsi untuk mengukur kontur dimensi objek sasaran.
8. Kamera Perindustrian:Juga dikenali sebagai CCD (Charge - Device) Kamera dalam kejuruteraan, kamera industri terutamanya digunakan untuk mengesan bentuk dan kedudukan objek sasaran. Dengan kemajuan dalam teknologi CCD, kamera perindustrian resolusi tinggi - kini terpakai dalam bidang pengukuran ketepatan.
9. Encoder:Berdasarkan prinsip operasi, pengekod dikategorikan kepada jenis tambahan dan mutlak. Pengekodan tambahan menukar anjakan ke dalam isyarat elektrik berkala, yang kemudiannya diubah menjadi menghitung denyutan. Magnitud anjakan diwakili oleh bilangan denyutan. Setiap kedudukan pada pengekod mutlak sepadan dengan kod digital yang unik. Oleh itu, nilai yang dipaparkan bergantung semata -mata pada kedudukan permulaan dan akhir pengukuran, bukan proses pertengahan. Pengekodan biasanya dipasangkan dengan motor stepper atau motor servo untuk membentuk loop - atau semi - ditutup - sistem kawalan gelung.
10. Suis Mikro:Suis mikro adalah sensor jenis kenalan - yang digunakan terutamanya untuk menghubungkan peralatan atau mengesan status pintu pengawal keselamatan pada jentera.