Подробно об оптических датчиках

Содержание

Разновидности датчиков

Разновидности датчиков

Не смотря на одинаковый принцип действия, их назначение может быть разным, в зависимости от условий эксплуатации. Поэтому, выбирая датчик, следует в первую очередь определиться с тем, где он будет установлен.


Устройства, предназначенные для установки на открытом воздухе, выполняются в более защищенном корпусе, тем более, если они работают от сети 220V. Степень защиты помечается двумя буквами (IP) и цифрами. Так, для эксплуатации вне помещения следует выбирать электрооборудование, имеющее степень защиты IP 55 и не ниже, а в случае установки внутри помещения – с пометкой до IP 55.

Выбор по типу питания

В зависимости от конструкционных особенностей, датчики работают:

  • От сети, напряжением 220 V.
  • От гальванических элементов питания (батареек или аккумуляторов).

Наиболее востребованными считаются устройства, работающие от напряжения 220 V, то есть проводные. Меньший спрос на датчики, которые работают от батареек или аккумуляторов, но в последнее время все больше отдают предпочтение независимым источникам питания. К тому же, бывают случаи, когда необходим именно беспроводной датчик движения, работающий от солнечной батареи, например.

Принцип действия датчика движения

Принцип работы датчиков движения может быть различным. Поэтому различают:

  • Инфракрасные датчики движения, которые реагируют на тепло, излучаемое теплокровными существами. Представляют пассивные устройства, поскольку сами никаких сигналов не излучают, а только реагируют на них. Такие типы датчиков реагируют не только на появление человека, но и на движения животных.
  • Акустические датчики, реагирующие на звуковые сигналы. Это также пассивные устройства, которые включают различные устройства от хлопка руками или от звука открывающейся двери и т.д. Их удобно устанавливать в подвалах частных домов или городских квартир. Как правило, в подвалах появляется шум только тогда, когда в него кто-то заходит. Что касается других условий эксплуатации, то нужно хорошо подумать.
  • Микроволновые датчики движения. Это уже группа активных устройств, поскольку датчики движения сами генерируют микроволны и сами их отслеживают. Если в их «поле зрения» появляется движущийся объект, то они включают сигнализацию, как световую, так и звуковую. Чувствительные модели таких устройств могут контролировать помещения, находящиеся за перегородками. Как правило, подобные типы датчиков применяются в охранных системах.
  • Ультразвуковые датчики отличаются от микроволновых только диапазоном излучаемых сигналов. Используются не так часто, поскольку на него могут реагировать животные. Длительное излучение ультразвука может также негативно сказаться на здоровье человека.
  • Комбинированные, в которых заложено несколько принципов реагирования на движущиеся объекты. Эти устройства считаются наиболее надежными, но и стоят они гораздо дороже.

Как правило, в основном используются инфракрасные датчики, поскольку это недорогие устройства, а их радиус действия устраивает потенциальных покупателей. К тому же, датчики оборудованы регуляторами для более точной настройки. Ультразвуковые и микроволновые датчики лучше устанавливать в длинных коридорах или на лестницах, поскольку у них гораздо больше радиус действия. Для охраны важных объектов лучше подойдут микроволновые датчики, тем более что они способны обнаружить движущийся объект даже за перегородкой.

Датчик Движения. Схема подключения датчика движения. Как самостоятельно подключить датчик движения.

Watch this video on YouTube

Применения

Благодаря своим уникальным характеристикам, оптоволоконные датчики на основе брэгговских решеток нашли своё применение во многих областях, таких как строительство и геотехника, аэрокосмическая, энергетическая и нефтегазовая промышленность.

Системы мониторинга, основанные на данной технологии, экономически эффективны при использовании на крупномасштабных объектах — там, где необходима установка сотен датчиков для продолжительных измерений различных физических параметров. Волоконные брэгговские решетки также являются самым надёжным решением при работе с агрессивными средами, где датчики находятся в экстремальных условиях.

Отрасль Применение ВОД
Горнодобывающая отрасль
  • пожарное извещение в шахтах
  • мониторинг НДС шахтных стволов и горных выработок
  • распределенный термомониторинг конвейрных лент
Нефтяная отрасль
Газовая отрасль
Гидроэнергетика
Электроэнергетика
  • распределенный мониторинг силового кабеля
  • мониторинг вибрации и температуры генераторов
  • дуговая защита ячеек распределительных устройств 6-35 кВ
Строительство и ЖКХ
  • мониторинг элементов конструкции зданий (фундамент, несущие конструкции, балки и перекрытия)
  • мониторинг мостов, эстакад
  • мониторинг «умного дома»
  • мониторинг состояния теплотрас
Авиация и космос
  • внедрение чувствительных элементов в композиционные материалы (мониторинг деформации и температуры)
  • бортовая система мониторинга

Датчик щелевой

Щелевой оптический прибор выглядит как буква U. Передатчик и приемник расположены каждый на своем конце этой буквы. Работает он, реагируя на прерывание своего луча света. Фиксирует прерывание и отправляет данные об этом в мозг машины. В отличие от стандартных барьерных устройств, щелевое имеет преимущество в простой установке и замене при необходимости. А также он не требует дополнительной регулировке дальности передатчика от приемника.

Датчик щелевой показывает высокую надежность и скорость работы. Он идеально подходит на высокоскоростных процессов и конвейеров с отслеживанием предметов очень маленьких размеров.

Производитель

НПК «Теко» что создает всевозможные модели оптических датчиков и не только, присутствуют на отечественном рынке уже более 25 лет. Цели что преследует завод, тесно связаны с его продукцией и в ней же воплощены. «Теко» пропагандирует автоматизацию, ставит во главу угла улучшение жизни людей и их свободу от рутинных забот в пользу творчеству и самореализации.

«Теко» тесно сотрудничает со своими постоянными покупателями. Их заинтересованность в улучшении работы изделий и наделению их особых, необходимых на тех или иных производствах, свойств. Служба поддержки «Теко» всегда доступна и открыта для предложений от покупателей. Завод с радостью рассмотрит любое нетривиальное решение в отношении своих изделий.

Помимо прочего завод осуществляет доставку продукции, гарантию на нее, консультацию и полное сопровождение. Иными словами – покупатель не останется неудовлетворенным.

Особенность щелевых выключателей

  • короткий промежуток времени ввода в устройства в работу;
  • простая настройка чувствительности;
  • луч маленького диаметра идеально подходит для отслеживания сверхмалых объектов.

Щелевой прибор идеален для работы на производственных или упаковочных линиях, а также для контроля мелких деталей подающих в механизмах.

Цели использования U-прибора

  • Фиксирование этикеток и их положения.
  • Отслеживание работы конвейерной линии.
  • Вычисление длины отработанной за промежуток времени ленты.
  • Контроль за подачей материалов и работой механизмов.
  • Измерение числа зубьев на шестеренках.

Технические характеристики устройств

В технических характеристиках беспроводных моделей есть еще частота, на которой они работают и тип элементов питания

Технические характеристики указываются в технической документации (в паспорте), которая сопровождает любое техническое изделие, иначе вряд ли удастся подобрать необходимый прибор.

Угол обзора

Существуют изделия с различным углом обзора, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Если необходимо защитить объект с различных сторон, то применяются датчики с углом обзора вплоть до 360 градусов. В случае крепления датчика на стене, достаточно устройства с углом обзора в 180 градусов. Если предполагается установить датчик на столбе, то лучше отдать предпочтение углу обзора в 360 градусов. В данном случае, все зависит от того, какую площадь и какой объект или группу объектов планируется защитить. При установке в квартире, для защиты отдельных комнат, выбирают датчики с меньшим углом обзора, порядка 90 градусов.

В зависимости от места установки и требуемой зоны обнаружения выбирают радиус обзора

При наличии в комнату одного входа, достаточно установки датчика с узким углом обзора, в противном случае приходится устанавливать несколько датчиков с узким углом обзора или один датчик с широким углом обзора. При этом следует помнить, что подобные датчики стоят недешево, поэтому всегда нужно ориентироваться на экономическую целесообразность.

Существует и такое понятие, как угол обзора по вертикали. В простых, недорогих моделях этот показатель составляет не больше 20 градусов. У более дорогих моделей этот показатель значительно выше и может составлять все 180 градусов. Подобные устройства применяются в охранных системах, где подобные затраты оправданы. В системах освещения достаточно самого простого и дешевого устройства. Главное, чтобы датчик был установлен на нужной высоте и включал освещение при определенных условиях.

Радиус действия

Дальность действия следует подбирать с запасом

Выбор датчика движения по дальности действия зависит от того, где он будет установлен: на улице или в помещении. Для помещений достаточно устройств с радиусом действия порядка 5-7 метров. В случае установки датчика во дворе или в другом месте, необходимо учитывать некоторые факторы, иначе возможны ложные срабатывания. Датчики с большим радиусом действия могут срабатывать при движении людей по улице, при появлении соседа в своем дворе и т. д. Поэтому в таких случаях лучше останавливать свой выбор на устройствах с минимальным радиусом действия.

Мощность подключаемых источников освещения

Мощность датчика следует расчитывать с запасом


Каждый датчик рассчитан на определенную мощность нагрузки, которую он может включать/выключать без аварийных режимов. В противном случае устройство просто выйдет из строя, так как не выдержат элементы управления.

В последнее время этот показатель не имеет столь критического значения, поскольку люди переходят на более экономные лампы, вроде энергосберегающих или диодных.

Способ крепления и выбор места установки

Чаще всего датчики крепят на стену

Датчики движения могут отличаться еще и способом крепления. Поэтому существуют:

  • Корпусные изделия, в виде небольшой коробочки с кронштейном. Такие модели крепятся:
  • На потолке.
  • На стене.
  • Встраиваемые модели, предназначенные для скрытой установки.

Такие модели отличаются тем, что имеют небольшие размеры, что позволяет их установить незаметно для окружающих.

Если необходимо просто включать/отключать освещение в нужном месте, то можно обойтись более дешевыми корпусными устройствами. Встраиваемые датчики в миниатюрном исполнении больше подойдут для охранных систем, тем более что они еще и дорогие.

Дополнительные возможности

Некоторые модели, в зависимости от назначения и условий эксплуатации, имеют дополнительные функции. К таким функциям следует отнести:

  • Порог чувствительности. Он реализован с помощью датчика освещенности, в виде фотореле. Особенно полезен этот датчик при установке устройства на улице. Эта функция необходима для того, чтобы устройство включало освещение только в темное время суток.
  • Защита от животных. Естественно, что в каждом частном дворе имеются коты и собаки. Функция необходима для того, чтобы уменьшить количество ложных срабатываний при движении животных. Если во дворе большая собака, то эта функция может и не действовать.
  • Задержка отключения. Устройства бывают разные, как с задержкой, так и без нее. В большинстве случаев эта функция регулируется. Достаточно неудобно, если человек часто перемещается в зоне действия датчика, при этом он также часто ее покидает, и датчик движения также часто включает и выключает освещение.

Принцип работы ИК датчика

Инфракрасные датчики могут иметь различную конструкцию, а принцип работы таких устройств может отличаться в зависимости от способа регистрации инфракрасного излучения. В такие приборы могут устанавливаться активные или пассивные ИК-элементы, а также комбинация этих двух типов детекторов ИК-излучения.

Активные

Работа активных датчиков похожа на систему радарного обнаружения самолётов, но только в инфракрасном диапазоне. Система этого типа состоит из двух основных элементов: генератора и приёмника ик-излучения.  Первый элемент излучает сигнал в инфракрасном диапазоне, а второй — обрабатывает отражённый сигнал.

Если в зоне действия системы этого типа появляется какое-либо движение, то происходит доплеровский сдвиг частоты, на который и реагирует приёмник сигнала. Благодаря высокой степени чувствительности таких сенсоров они получили большее распространение, но по этой же причине такие устройства часто срабатывают ложно, например, при качании ветвей деревьев во время сильного ветра.

Пассивные

Пассивные устройства состоят только из приёмников сигнала. Излучателя в таких приборах нет, но благодаря высокой чувствительности сенсоров и применению линзы Френаля, удаётся добиться высоких результатов по обнаружению инфракрасного излучения, как в помещениях, так и на открытых площадках. Оптическая система разбивает детектируемое пространство на большое количество отдельных частей, что позволяет электронной системе сопоставлять уровень ИК излучения, исходящего из разных точек пространства. При обнаружении значительных расхождений в уровне излучения прибор срабатывает, и сигнал о наличии движения передаётся в систему звукового оповещения.

В качестве сенсора в пассивных устройствах используются пироэлектрические преобразователи. В приборе применяется чётное количество полупроводниковых элементов. Это необходимо, чтобы разделить между собой сигнал, поступающий от различных секторов линзы.

Комбинированные

В комбинированных инфракрасных системах применяются одновременно активный и пассивный датчики. Таким образом значительно снижается количество ложных срабатываний, ведь для включения электрического света, сирены сигнализации или других устройств необходимо получить «добро» от обоих сенсоров.

Комбинированные инфракрасные детекторы не лишены недостатков. Если по тем или иным причинам, какой либо датчик не сработает при наличии движения в зоне действия устройства, то подобные действия не приведут к срабатыванию охранной или пожарной системы.

Распространённые датчики[править]

Схема устройства волоконно-оптического гироскопа

На основе комбинированного оптического волокна легированного эрбием были созданы высокоточные датчики температуры и напряжения.

Волоконно-оптические датчики для измерения температуры и давления разрабатывались например, для проведения измерений в глубоких нефтяных скважинах.

Такие волоконно-оптические датчики способы работать в условиях с экстремальными характеристиками параметров окружающей среды, при температурах и давлениях слишком высоких для ранее существующих датчиков.

Оптические волокна используются в гидрофонах для регистрации сейсмических и звуковых колебаний. Гидрофонные системы используются нефтедобывающей промышленностью так же как флотами различных стран.

Немецкая компания Sennheiser разработала лазерный микрофон, основными элементами которого являются лазерный излучатель, отражающая мембрана и оптическое волокно.

В настоящее время используется например, волоконно-оптический кислородный сенсор, предназначенный для определения содержания кислорода в жидких и газообразных средах в режиме реального времени. Кислородный сенсор состоит из волоконно-оптического флуоресцентного пробника (отрезка оптического волокна), на торец которого нанесёно специальное тонкоплёночное покрытие. В качестве источника возбуждения датчика служит голубой светодиод. Приёмником этой сенсорной системы служит высокочувствительный спектрометр. Для измерения абсолютной концентрации кислорода используется техника флуоресценции. Оптическое волокно передаёт возбуждающее флуоресценцию излучение синего светодиодного источника к тонкому покрытию торца пробника. Генерируемая материалом покрытия флуоресценция улавливается приёмной частью оптоволоконного пробника и передаётся на детектор спектрометра. Кислород, проникающий из газовой или жидкой среды в плёночное покрытие, тушит его флуоресценцию. Степень тушения флуоресценции коррелирует с концентрацией кислорода.

На базе оптического волокна были разработаны интерференционные датчики, для оптических гироскопов, которые используются например в авиалайнерах Боинг 767.

Эффекты рассеяния Мандельштама — Бриллюэна могут быть использованы для регистрации различных воздействий на параметры оптического волокна на больших расстояниях (до 30-и и более километров).

Оптоволоконные датчики для регистрации напряжения переменного и постоянного тока в среднем и высоком диапазоне напряжений (от 100V до 2000V) могут быть созданы на основе измерения нелинейности параметров применяемого в качестве датчика оптического волокна.


Высокочастотные (5 MГц — 1 ГГц) электромагнитные поля могут быть обнаружены вызванными нелинейными эффектами в оптическом волокне с подходящей структурой. Для этих целей используется волокно разработанное специально для использования эффектов Фарадея, в котором возникает значительное изменение фазы сигнала при присутствии внешнего поля.

Такого типа датчики, могут использоваться, для измерения различных электрических и магнитных параметров.

Оптоволоконные датчики используются в устройствах предназначенных для регулировки (поддержания) параметров электрической дуги.

Блок-диаграмма работы

Не являясь прямонаправленным, емкостной датчик измеряет некоторую емкость от объектов, которые постоянно присутствуют в окружающей среде. Поэтому неизвестные объекты обнаруживаются им как увеличение этой фоновой емкости. Она значительно больше, чем емкость объекта, и постоянно изменяется по величине. Поэтому рассматриваемые устройства используются для обнаружения изменений в окружающей среде, а не для обнаружения абсолютного присутствия или отсутствия неизвестного объекта.

При приближении цели к зонду величина электрического заряда или емкости изменяется, что и фиксируется электронной частью датчика. Результат может выводиться на экран или сенсорную панель.

Для производства измерения прибор подключается к печатной плате с сенсорным контроллером. Сенсоры оснащаются управляющими кнопками. Которыми можно включать в работу несколько зондов одновременно.

Сенсорные экраны используют датчики с электродами, расположенными в ряды и столбцы. Они находятся либо на противоположных сторонах основной панели, либо на отдельных панелях, которые разделены между собой диэлектрическими элементами. Контроллер циклически переключается между различными зондами, чтобы сначала определить, к какой строке касаются (направление Y), а затем к какому столбцу (направление X). Зонды часто изготавливаются из прозрачного пластика, что повышает информативность результата измерения.

Специфические модели

Разработки в области контрольно-измерительной аппаратуры позволяют обеспечивать потребности различных видов производств. Сегодня датчики могут обнаруживать не только сам объект в зоне видимости, но и узнавать тип нанесенной на них метки.

Световая решетка

Излучатель, включенный в конструкцию датчиков, формирует устойчивое инфракрасное поле двумерного массива. При прохождении через рабочую область происходит идентификация не только самого объекта, но и других его параметров: массы, размера, прозрачности и прочих характеристик.

Световой барьер

Фотоэлектрические датчики положения используются для точного подсчета продукции на индустриальных конвейерах. Приемник и излучатель в конструкции разнесены для создания непрерывного луча. Прерывание барьера сигнализирует о том, что через поле прошла единица продукции.

Лазерный

Для решения задач по измерению малых скоростей объектов и величин предметов целесообразно использовать лазерные устройства. Этот тип датчиков отличает технология устройства излучателя, по которой генерируется световой поток. Предназначается для использования внутри помещений.

Оптоволоконный

В этом типе датчиков реализована технология оптоволоконной связи. По нему происходит передача данных, а также она используется в качестве детектирующего элемента. Конструкция устойчива к дефектам электрической сети.

Аналоговый

Вид аппаратного устройства происходит от интерфейса, используемого для передачи сведения о замеченных в поле излучателя объектах. Выходной сигнал представляет собой ток определенной силы, по которой определяются дискретное позиционирование и другие параметры объекта.

Оптический датчик пламени

Устройство применяется для контроля наличия пламени в промышленных горелках. Датчик питается от искрозащищенного блока, который входит в комплект поставки. Используется преимущественно на предприятиях нефтегазовой промышленности.

Проблемы измерения

Для объектов сложной конфигурации достижение требующейся точности возможно при соблюдении ряда условий. Например, при многоканальном зондировании напряжение возбуждения для каждого зонда должно быть синхронизировано, иначе зонды будут мешать друг другу: один датчик попытается увеличить электрическое поле, в то время как другой будет стремиться уменьшить его, тем самым давая ложные показания. Поэтому существенным ограничивающим условием является требование, чтобы измерения проводились в тех же условиях, в которых был откалиброван датчик на предприятии-изготовителе. Если оценивать сигнал по изменению расстояния между зондом и целью, то все остальные параметры должны иметь постоянные значения.

Указанные сложности преодолеваются с помощью следующих приёмов:

Оптимизации размеров измеряемого объекта: чем меньше цель, тем больше вероятность распространения чувствительности поля по сторонам, в результате чего ошибка измерения увеличивается. Проведения калибровки только по мишени с плоскими размерами. Снижением скорости сканирования цели, в результате чего изменение характера поверхности не будет сказываться на итоговых показаниях. Во время калибровки зонд должен располагаться эквидистантно поверхности цели (параллельно – для плоских поверхностей); это важно для датчиков повышенной чувствительности. Состояние внешней среды: большинство емкостных датчиков сенсорного типа устойчиво работают в температурном диапазоне 22…35С: в этом случае погрешности минимал ьны, и не превышают 0,5 % от полной измерительной шкалы.

Тем не менее, есть проблемы, которые устранить невозможно. К их числу относится фактор теплового расширения/сужения материала, как датчика, так и контролируемого объекта. Второй фактор – электрический шум датчика, который вызывается дрейфом напряжения драйвера устройства.

Как подключить оптический датчик

Любой оптический датчик соединяют с исполнительной автоматикой:

  • программаторы;
  • платы управления различных систем.

Схему подключения придётся выбирать в зависимости от типа выходного сигнала, который исходит от оборудования.

Общая классификация подключения оптического датчика:

  • на сухой тип контактной группы применяют замкнутые или разомкнутые;
  • соединение с питанием сигнализационной системы;
  • подача питания на релейные датчики по отдельной линии.

Путаница возникает, поскольку не все мастера понимают разницу между нормально закрытым и открытым выходом датчика.


Чтобы разобраться с подключением, нужно понять три события:

  • правильная интенсивность попадания света;
  • включение индикатора, показывающего на активность прибора;
  • переключение реле или транзистора — выходные элементы.

Приор не получится подключить правильно, если перепутать срабатывание и попадание света. А также, какие процессы в этот момент происходят — переключатель работает в определённом режиме (Dark/Light), а тип выхода — нормально открытый или нормально закрытый.

При НЗ-выходе индикатор может загореться, когда замыкается контакт, или же при активности датчика. Нельзя забывать, что эти события — неодинаковы. Все зависит от производителя.

Поэтому, для правильного подключения нужно внимательно ознакомиться с инструкцией и проверять теорию на практике.

Принцип работы емкостного датчика

Конструктивно такой прибор включает в себя:

  • Источник формирования эталонного напряжения.
  • Первичную цепь – зонд, поверхность и размеры которого определяются целями измерений.
  • Вторичную цепь, формирующую необходимый электрический сигнал.
  • Защитную цепь, обеспечивающую стабильность показаний датчика независимо от внешних возмущающих факторов.
  • Электронный усилитель, драйвер которого формирует сильный управляющий сигнал на исполнительные элементы, и обеспечивает точность срабатывания.

Емкостные датчики подразделяются на одно- и многоканальные. В последнем случае устройство может включать в себя несколько вышеописанных схем с разной формой зондов.

Драйвер электроники может быть настроен как ведущий или ведомый. В первом варианте он обеспечивает синхронизацию управляющих сигналов, поэтому используется преимущественно в многоканальных системах. Все приборы являются сенсорными, реагирующими исключительно на бесконтактные параметры.

Основными характеристиками рассматриваемых устройств считаются:

  • Размеры и характер цели – объекта зондирования. В частности, создаваемое ею электрическое поле должно иметь форму конуса, для которого габаритные размеры должны минимум на 30% превышать соответствующие размеры первичной цепи;
  • Диапазон измерений. Максимальный зазор, при котором показания устройства дают требуемую точность, составляют около 40% от полезной площади первичной цепи;
  • Точность измерений. Калибровка показаний обычно уменьшает диапазон, но повышает точность. Поэтому, чем меньше датчик по размерам, тем ближе он должен быть установлен к контролируемому объекту.

Разновидности по принципу работы

Построение системы сигнализации с использованием датчиков объема прежде всего основано на принципе работы сенсора. В основе работы устройства стоит тот или иной закон физики или химии. От этого зависит размеры устройства, его назначение, технические данные.

Акустические

Улавливание колебания звуковых волн, распространяемых в помещении при движении, работе бытовых приборов или звуках речи людей положено в основу работы акустических датчиков. Как и другие виды волн акустическая волна обладает такими характеристиками:

  • частота колебаний;
  • фаза колебаний;
  • амплитуда;

Каждая из этих характеристик показывает насколько изменяется скорость распространения волны в пространстве или по поверхности предметов. Сам же сенсор, настроенный на определенный интервал частот, срабатывает, когда звук достигает заданного параметра. Пример наиболее часто используемого акустического датчика объема – устройство включения освещения, срабатывающее при хлопке в ладоши.

Микроволновые

Микроволновые устройства контроля объема сочетают в себе сразу два устройства – генератор и приемник. Принцип работы этого вида оборудования основывается на различии высокочастотных колебаний электромагнитных волн при отражении от поверхности предметов в помещении. Генератор устройства генерирует электромагнитные волны высокой частоты.

Распространяясь в замкнутом пространстве помещения, они отражаются от поверхностей предметов и принимаются приемником устройства. При движении в комнате или других изменениях, например, резком повышении влажности или температуры, приемник быстро регистрирует изменения в характеристиках электромагнитных волн. Эти изменения и приводят к срабатыванию сенсора.

Положительной стороной этого вида оборудования выступает высокая точность показаний и чувствительность в работе. А вот к отрицательным сторонам можно отнести большое количество срабатываний, обусловленных сторонними факторами, например, работой электрооборудования или электромагнитными помехами.

Тепловые

Фиксация изменения температурного режима внутри объекта положена в основу работы тепловых датчиков. Во многом работа таких устройств схожа с работой инфракрасных датчиков, однако разница заключается в том, что инфракрасные реагируют на появление источника тепла. В отличие от инфракрасных, тепловые устройства регистрируют изменение температуры выше заданного показателя.

Классический пример теплового датчика – пожарный сигнализатор, включающий сигнал тревоги, когда из-за пожара в помещении резко повышается температура. Тепловые устройства самые простые – основным элементом в них выступают металлические пластины, которые меняют форму при нагревании, и таким образом размыкают контакты электросети сигнализации.

Инфракрасные

Для этого вида оборудования, наиболее часто используемого в охранных системах характерна высокая точность и надежность в работе. Принцип работы датчика основан на улавливании в пространстве теплового излучения исходящего от тела человека. Тепло человеческого тела имеет температуру отличную от температуры предметов обстановки в помещении, а это значит, что, попав в зону действия инфракрасного датчика, он не сможет остаться незамеченным.

Современные инфракрасные устройства имеют несколько зональных датчиков в одном корпусе. Это значит, что при перемещении по комнате объект будет фиксироваться поочередно несколькими детекторами, и таким образом будет постоянно в поле зрения устройства.

Впрочем, инфракрасные приборы имеют и ряд недостатков которые необходимо учитывать при выборе места установки устройств:

  • Точность работы зависит от правильности расположения;
  • Работа приборов отопления часто приводит к ложным срабатываниям сенсора;
  • Срабатывание неправильно настроенного прибора часто происходит и на домашних животных.
  • Устройства чувствительны к загрязнению линзы сенсора – это может искажать показатели работы устройства.

Перспективность применения волоконно-оптических датчиков[править]

Применение волоконно-оптических датчиков перспективно, так как из-за своего небольшого размера они могут быть очень компактны, нет необходимости подвода внешнего питания, что позволяет размещать их в удаленном месте, кроме того большое число датчиков возможно подключить к одному волокну методом мультиплексирования с использованием различных длин волн излучения для каждого датчика, либо путем измерения времени задержки данных от каждого датчика.

Волоконно-оптические датчики также могут быть невосприимчивы к электромагнитным помехам и являясь диэлектриками не проводить электричество, что позволяет использовать их в местах, где есть опасность воздействия высокого напряжения или работа в горючих и взрывоопасных средах, таких как например топливные баки для реактивных двигателей. Волоконно-оптические датчики могут противостоять высоким температурам и давлениям. Основным преимуществом компактных датчиков является возможность их установки в местах, недоступных для других типов датчиков. Примером является измерение температуры внутри реактивных двигателей. Волоконно-оптические датчики также могут быть использованы например для измерения внутренней температуры в электрическом трансформаторе, где из-за наличия мощного электромагнитного поля другие методы измерения невозможны.

Современные волоконно-оптические датчики позволяют измерять почти всё. Например, давление, температуру, расстояние, положение в пространстве, скорость вращения, скорость линейного перемещения, ускорение, вращающего момента, скручивания, колебания, вибрации, массу, звуковые волны, уровень жидкости, деформацию, коэффициент преломления, электрическое поле, электрический ток, магнитное поле, концентрацию газа, концентрацию различных загрязнений, дозу радиационного излучения и т. д.

Помимо высоких метрологических характеристик датчики должны обладать высокой надёжностью, долговечностью, стабильностью, малыми габаритами, массой и энергопотреблением, совместимостью с микроэлектронными устройствами обработки информации при низкой трудоёмкости изготовления и небольшой стоимости. Этим требованиям в максимальной степени удовлетворяют волоконно-оптические датчики.

Основными элементами волоконно-оптического датчика являются оптическое волокно, светоизлучающие (источники света) и светоприёмные устройства, оптический чувствительный элемент.

Волоконно-оптические датчики не подвержены электромагнитным помехам (EMI), даже вблизи разряда молнии, и сами по себе не электризуют другие устройства. Материалы из которых они изготовлены могут быть химически инертны, то есть не загрязняют окружающую среду, и не подвержены коррозии.


С этим читают