Бесконтактные датчики

Датчик, сенсор (от англ. sensor) - термин систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры и т. д. В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Понятие «датчик» может включать в себя два основных значения:

  • чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например - пневматический сигнал;
  • законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.

Эти значения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае - это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации.

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают:

  • датчики механических перемещений (линейных и угловых),
  • пневматические,
  • электрические,
  • расходомеры,
  • датчики скорости,
  • ускорения,
  • усилия,
  • температуры,
  • давления
  • другие.

Различают три класса датчиков:

  • аналоговые датчики, т. е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;
  • цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоич­ное слово;
  • бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: "включено/выключено" (иначе говоря, 0 или 1); получили широкое распространение благодаря своей простоте.

Датчик положения (датчик перемещения) - это устройство, предназначенное для  определения местоположения объекта, который может находиться в твердой или жидкой форме, а также быть сыпучим веществом.

Датчики положения являются первичными источниками информации для систем автоматики, как на основе релейных или логических схем, так и на базе программируемых контроллеров. Надежность всей системы определяется надежностью элемента, наиболее подверженного воздействию дестабилизирующих факторов.

Датчик положения (датчик перемещения) бывает двух видов: бесконтактный (индуктивные датчики, магнитные, емкостные, ультразвуковые, оптические) и контактный. Основным представителем второго типа является энкодер - устройство, преобразующее угол поворота объекта в сигнал, позволяющий определить этот угол.

Бесконтактные датчики, бесконтактные выключатели - это приборы промышленной автоматизации, предназначенные для контроля положения объектов.

ГОСТом 26430-85 был введён термин «бесконтактный выключатель». Впоследствии ГОСТом Р 50030.5.2-99 термин заменён на «бесконтактный датчик». В настоящее время для данных изделий используются оба термина.

Бесконтактный выключатель осуществляет коммутационную операцию при попадании объекта воздействия в зону чувствительности выключателя. Отсутствие механического контакта между воздействующим объектом и чувствительным элементом бесконтактного датчика обеспечивает высокую надежность его работы

При приближении объекта воздействия к активной поверхности чувствительного элемента происходит срабатывание бесконтактного выключателя. При этом коммутационный элемент производит замыкание или размыкание (или выполняет обе указанные операции) в цепях постоянного тока до 400 мА и в цепях переменного тока до 250 мА.

Бесконтактные датчики положения классифицируются по принципу действия чувствительного элемента - индуктивный (бесконтактные индуктивные датчики), оптический (оптические датчики положения), емкостной (емкостные датчики положения) и другие. Бесконтактные выключатели — это первичные приборы для автоматизации технологического процесса различных отраслей промышленности, таких как:

  • станкостроение,
  • автомобилестроение,
  • нефтехимическая промышленность,
  • машиностроение,
  • пищевая промышленность и пр.

Столь широкая область применения бесконтактных датчиков обусловлена большим количеством возможных технологических решений, реализуемых с их помощью:

  • подсчёт количества предметов,
  • контроль положения,
  • регистрация наличия или отсутствия объекта,
  • отбор объектов по их габаритам, цвету и другим физическим свойствам,
  • определение скорости,
  • определение угла поворота
  • и многое другое.