Как проверить оптический датчик: виды, принцип работы и способы проверки – 403 — Доступ запрещён

Как проверить трамблер и оптический датчик — Двигатель (Matiz)

Как проверить трамблер и оптический датчик — Двигатель (Matiz) — Форум владельцев Ravon Matiz (Daewoo Matiz) + Ravon R2 (Chevrolet Spark) + Chery QQ Jump to content ОБНОВЛЕНИЕ ФОРУМА

Madi    0

  • Участники
  • 0
  • 18 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2004
  • Регион

    RU — Санкт-Петербург (78, 98, 178)
&nbsp

Locky    0

  • Представитель клуба в Рязани
  • Администраторы
  • 0
  • 5,168 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 AT
  • Год выпуска: 2007
  • Регион

    RU — Рязанская область (62)

Madi    0

  • Участники
  • 0
  • 18 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2004
  • Регион

    RU — Санкт-Петербург (78, 98, 178)

Locky    0

  • Представитель клуба в Рязани
  • Администраторы
  • 0
  • 5,168 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 AT
  • Год выпуска: 2007
  • Регион

    RU — Рязанская область (62)

Madi    0

  • Участники
  • 0
  • 18 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2004
  • Регион

    RU — Санкт-Петербург (78, 98, 178)

Locky    0

  • Представитель клуба в Рязани
  • Администраторы
  • 0
  • 5,168 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 AT
  • Год выпуска: 2007
  • Регион

    RU — Рязанская область (62)

Madi    0

  • Участники
  • 0
  • 18 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2004
  • Регион

    RU — Санкт-Петербург (78, 98, 178)

Locky    0

  • Представитель клуба в Рязани
  • Администраторы
  • 0
  • 5,168 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 AT
  • Год выпуска: 2007
  • Регион

    RU — Рязанская область (62)

Madi    0

  • Участники
  • 0
  • 18 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2004
  • Регион

    RU — Санкт-Петербург (78, 98, 178)

shcherbakoff    0

  • Модераторы
  • 0
  • 5,506 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2007
  • Регион

    BY — Гомель

Madi    0

  • Участники
  • 0
  • 18 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 MT
  • Год выпуска: 2004
  • Регион

    RU — Санкт-Петербург (78, 98, 178)

Locky    0

  • Представитель клуба в Рязани
  • Администраторы
  • 0
  • 5,168 posts
  • Автомобиль

    Daewoo Matiz II (M150) 0.8 AT
  • Год выпуска: 2007
  • Регион

    RU — Рязанская область (62)

Оптические датчики

Когда ось вращается, датчик регистрирует смену темных и  отражающих участков. Оба типа оптронов обладают схожими характеристиками, которые необходимо учитывать при проектировании систем. Данные  характеристики рассматриваются в следующих разделах.  

 

Скорость срабатывания 

    Поскольку фототранзистор довольно медленнодействующий  оптический прибор, то данное обстоятельство ограничивает максимальную  скорость регистрации. Типичное время включения фототранзистора 8 мкс, а выключения 50 мкс. Эти временные параметры определяются скоростью носителей под действием света в переходе база-эмиттер транзистора. 

 

Коэффициент усиления по току 

      Оптопара светодиод-фототранзистор имеет ограниченный  коэффициент усиления, обычно меньше единицы. 

   Отношение тока, протекающего в коллекторе фототранзистора к току через светодиод, называется  коэффициентом передачи по току, КПТ (Current Transfer Ratio, CTR). Типичное значение КПТ для щелевых оптронов составляет 0.1. Это значит, что при токе 10 мА, протекающем через светодиод, ток коллектора фототранзистоpa составит 1 мА. КПТ иногда задается как коэффициент, иногда  приводится в виде таблицы, показывающей различные значения токов  коллектора для различных величин тока светодиода. КПТ зависит от  характеристик светодиода и фототранзистора и может варьироваться от одного изделия к другому. 

    КПТ следует принимать во внимание при создании интерфейса между оптроном и микропроцессорной системой. Во-первых, если вы хотите  присоединить оптрон прямо к цифровому входу (Рис. 3.8), выход транзистора необходимо согласовать по логическим уровням со входом цифрового  устройства. Для быстрого насыщения фототранзистора величину нагрузочного резистора следует ограничить. Например, если через светодиод протекает ток 10 мА, а минимальная величина КПТ равна 0.1, то величину  нагрузочного резистора следует выбрать порядка 5 кОм. Меньшая величина  резистора обеспечит лучшую устойчивость к шумам (из-за меньшего импеданса) и, возможно, большую скорость переключения, но не гарантирует  совместимости со всеми устройствами, так как транзистор не смог бы пропускать  достаточный ток для обеспечения НИЗКОГО логического уровня. Чтобы  снизить величину нагрузочного резистора, можно использовать оптопару с  более высоким КПТ или питать светодиод большим током. 

      Выпускаются оптроны с составным транзистором Дарлингтона на  выходе, что обеспечивает КПТ > 1, но скорость переключения такого оптрона ниже, чем у одиночных транзисторов и составляет 20% от скорости  одиночных транзисторов. К тому же напряжение насыщения транзистора  Дарлингтона больше, чем у одиночного транзистора.   

 

Датчики струйных принтеров | Компьютер и жизнь

Добрый день, друзья!

Вы пользуетесь струйным принтером? Не знаю, как вам, а мне очень нравятся эти умные машины! Но любой ум, человеческий или машинный, нуждается в органах чувств, которые предоставляют информацию для обработки.

«Органы чувств» струйного принтера – это его датчики. Сегодня мы заглянем внутрь принтера и узнаем, какие датчики там находятся.

Для начала отметим, что струйный принтер — это электромеханическая система, содержащая движущие части и электронную начинку.

Струйный принтер как электромеханическая система

Механический датчикЭлектронная начинка принтера представляет собой микропроцессорную систему.

Эта система подобна той, которая устанавливается в системном блоке компьютера, только гораздо меньшей мощности.

Она имеет в своем составе несколько входов и выходов.

Выходы управляют исполнительными механизмами (электродвигателями), которые двигают каретку с печатающей головкой и подают бумагу.

Еще они «рулят» световыми индикаторами, показывающими различные режимы работы принтера и дюзами печатающей головки, посредством которых чернила подаются на бумагу.

Есть в струйном принтере еще и:

  • печатающая головка,
  • сервисная станция для ее очистки,
  • источник вторичного электропитания, обеспечивающий энергией механизмы и электронику.

Печатающих головок может быть несколько, они могут быть совмещены с резервуарами для чернил и устанавливаться каждая отдельно. Сервисная станция может управляться отдельным двигателем.

На входы этой системы подаются сигналы с кнопок на передней панели и датчиков, которые являются «глазами» и «ушами» струйного принтера. Вот о последних и поговорим чуть более подробно.

Механические датчики

Условно датчики можно разделить на две большие группы — механические и оптические.

Датчик бумагиМеханические датчики имеют в своем составе микрокнопку и (необязательно) какой-то рычаг или тягу (удлинитель).

При нажатии на эту кнопку в микропроцессорную систему принтера подается сигнал, и принтер реагирует на это соответствующим образом.

Как правило, датчик открытия/закрытия крышки принтера — механический.

Крышка имеет на своей обратной стороне выступ, тягу или рычаг, которая при своем поднятии нажимает (или отжимает) соответствующую микрокнопку.

Принтер реагирует на это так, что выводит каретку с печатающей головкой в позицию замены картриджа. Обычно же при паузах в работе головка находится в крайнем правом положении (в положении парковки) над резиновой капой (прокладкой), что уменьшает подсыхание печатающих сопел.

Кнопки включения питания, протяжки бумаги, выбора режима работы также являются механическими датчиками.

Некоторые модели принтеров могут печатать как на листе бумаги различных форматов, так и на CD-дисках. Выбор осуществляется с помощью рычажка, который соединен с датчиком (чаще всего механическим). Опрашивая этот датчик, схема управления «знает», где ей предстоит печатать.

Оптические датчики

ОптопараОптические датчики — это «глаза принтера».

Основу такого датчика составляет оптопара.

Оптопара представляет собой фотодиод и светодиод, расположенные на близком расстоянии друг от друга.

Светодиод излучает видимый свет (или ИК-излучение) в сторону фотодиода, фотодиод это излучение воспринимает.

Если световой поток от светодиода попадает на фотодиод, на выходе фотодиода имеется сигнал, если светового потока нет или он перекрыт — сигнала нет.

В большинстве случаев пара светодиод-фотодиод защищена непрозрачным кожухом с узкими прорезями. Это сделано с целью обеспечить более четкое срабатывание, и для исключения посторонних засветок.

document-propertiesС этой же целью оптопары работают преимущественно в инфракрасном диапазоне, что позволяет сильно уменьшить влияние дневного света.

Для контроля наличия или положения бумаги в струйных принтерах в большинстве случаев применяются именно оптические датчики. Кроме оптопары, такой датчик содержит в себе легкую поворачивающуюся шторку, которая перекрывает световой поток в оптопаре.

Когда лист бумаги попадает в тракт подачи (непосредственно перед зоной печати), он слегка приподнимает шторку. Она перекрывает световой поток, и принтер «знает», что лист бумаги подошел к зоне печати.

Энкодерные датчики

Энкодерная лентаЕсть еще два оптических датчика, которые имеются во всех моделях струйных принтеров, даже самых простых.

Речь идет об энкодерных датчиках.

Один из них представляет собой узкую прозрачную ленту с часто нанесенными на нее черными непрозрачными штрихами.

Эта ленточка неподвижно закреплена параллельно и выше направляющей, по которой двигается каретка с печатающей головкой.

Внутри каретки имеется оптопара и, когда происходит движение каретки, оптопара движется вдоль энкодерной ленты, пересекая непрозрачные штрихи и светлые места между ними.

Поток излучения от светодиода оптопары периодически прерывается, так что выходной сигнал фотодиода имеет форму импульсов.

Чем дальше каретка с печатающей головкой отъехала от первоначального положения, тем больше непрозрачных штрихов прервало поток излучения. И тем больше импульсов поступило в электронную схему струйного принтера.

Таким образом, считая импульсы энкодерной оптопары, микропроцессорная система отслеживает положение каретки с печатающей головкой.

Энкодерный дискПо такому же принципу работает и энкодерный датчик, который учитывает формат используемой бумаги.

Обычно он расположен в левой части принтера, неподалеку от двигателя, управляющего подачей бумаги.

Он выполнен в виде прозрачного диска с нанесенными на его край радиальными непрозрачными штрихами.

Считая эти штрихи, электронная схема «знает», какая часть листа уже отпечатана (или прокручена при протяжке бумаги).

Другие оптические датчики

Тест для выравнивания головок

Имеются и сенсоры (оптические датчики) цветовой калибровки.

Различные виды бумаги имеют различную фактуру (матовая, глянцевая и т. д.) и различную степень белизны.

Цветовые показатели чернил даже в оригинальных картриджах могут немного отличаться от партии к партии.

Для приведения цветов к некоему «общему знаменателю» используется цветовая калибровка.

При калибровке цвета принтер сначала печатает тест в виде цветных фигур. Затем каретка с сенсором проходит над напечатанной областью, и ее светодиод излучает свет в сторону напечатанного изображения.

Фотодиод, также находящийся в каретке, улавливает отраженный свет, спектр которого анализирует схема управления. Эта информация учитывается в дальнейшей работе.

Для другого типа бумаги калибровку надо выполнить заново.

document-propertiesВидите, как получается! С помощью простых штуковин – кнопок, шторок, рычажков, оптопар, кусков пластика со штрихами — обеспечивается достаточно высокий «интеллект» струйного принтера!

С помощью тех же сенсоров выполняется и выравнивание головок принтера. Дело в том, что при смене головок (или картриджей) взаимное положение сопел может слегка измениться. При этом точность заливки цветов уменьшится. Кроме того, со временем механические детали принтера изнашиваются, и появляются люфты. Все это вызывает ухудшение четкости изображения.

Принтер печатает вначале тестовые фигуры (квадраты, прямоугольники, штрихи) с определенным фиксированным положением. Затем каретка повторно проходит над ними и считывает отраженный сигнал. Полученная информация учитывается в дальнейшей работе.

И напоследок следует сказать, что иногда на энкодерные ленты и диски могут попадать чернила. Нормальная работа принтера при этом может нарушиться.

document-propertiesПри загрязнении энкодерных лент и дисков их следует очистить чистой (лучше кипяченой или дистиллированной) водой.

Если же используются пигментные или сольвентные чернила – следует воспользоваться специальными чистящими жидкостями. Хорошо ознакомиться со статьей о техническом обслуживании струйного принтера на этом сайте.

С вами был Виктор Геронда.

До новых встреч!


Мыши: оптический датчик

Сегодня речь пойдет о мышках, но пока начнем с ковриков.

Нормальные герои всегда идут в обход (из к/ф ‘Айболит 66’).

Существует множество типов и вариантов исполнения ковриков для мышек. Они могут иметь рабочую поверхностью из ткани, мягкого или твердого пластика, металла. Первый вариант самый дешевый и, как ни странно, один из самых лучших. Для мягкого пластика, да и для жесткого тоже, существуют варианты исполнения под оптические и лазерные мышки. Для тестов использовались обычные коврики Nova MicrOptic+ и Defender Ergo opti-laser. Внешний вид у них примерно одинаковый:

По заверениям обоих производителей эти коврики оптимизированы для работы с лазерными мышками. Проверим.

Для начала снимки поверхности с увеличением:

Кое-какие отличия есть, но не особенно заметные. У коврика Nova зерна меньше и не так явно выражены. Значит он хуже?

Теперь посмотрим на коврики глазами оптического датчика:

Согласитесь, что отличие есть и весьма кардинальные. На коврике Nova отчетливо видна высококонтрастная структура, а вот Defender дал какое-то ‘мыло’. Скорее всего, это связано с размерами ‘гранул’. У лазерных датчиков, в отличие от оптических, видимый размер окна уменьшен . Похоже, на коврике Defender размер гранул больше окна и датчик захватывает только их часть, постоянно переключаясь между монотонно светлыми и темными участками. Для сравнения, приведу фотографии поверхности пластика обратной стороны термосалфетки.

Правый рисунок получен из левого повышением контрастности. Мышка эту поверхность видит так:

На такой поверхности ‘офисные’ оптические мышки совсем не работают, а вот лазерные как-то умудряются работать и весьма успешно.

Что Вы делаете, когда мышка доходит до края коврика? Вы поднимаете мышку и переставляете на новое место, в центр коврика. Оптический датчик обладает высокой чувствительностью и при подъеме пытается сохранить нормальное функционирование, постоянно подстраивая параметры аппаратуры. Как следствие, при подъеме мышки над поверхностью снижается скорость. Точнее, скорость то не снижается, а довольно резко падает качество и достоверность определения движения. Теоретически, при снижении качества поверхности ниже разумного, оптический датчик должен перестать выдавать движение. То есть, при некотором подъеме мышки он должен бы не замечать, что мышь подняли, а если ее еще хоть чуть поднять, то просто перестать передавать движение. Это в идеале, но в реальных мышках при ухудшении поверхности происходит деградация качества движения, передаваемого мышью. Причем, этот вредный эффект зависит от скорости перемещения, из-за чего к такой мышке труднее привыкнуть.

Высота отрыва светодиодных мышек 1.5-2 мм, для лазерных версий цифра больше и составляет уже 2.5-4 мм. Это все цифры, а в реальности такой мышкой неудобно пользоваться даже для офисных приложений, очень уж высоко приходится поднимать ее над ковриком. По моим личным впечатлениям, высота срыва в 1.5-2 мм довольно комфортна. А что же делать с лазерными мышками и их высотой срыва 4 мм?

Давайте возьмем одну за хвост и посмотрим на внутренности. Сейчас распространены мышки на датчике Avago(ссылка на http://www.avagotech.com) ADNS-6010

Чтоб особо не умничать, взял картинку из документации.

Пояснения:

  • Sensor — микросхема ADNS-6010, которая и является датчиком, считывающем движение
  • Sensor PCB — печатная плата мышки
  • VCSEL — лазерный излучатель. Просто небольшой полупроводниковый лазер с посредственным углом расхода луча.
  • VCSEL PCB — небольшая печатная платка, на которой смонтирован лазер.
  • VCSEL Clip — пластиковая защелка, фиксирует лазер в оптической системе. На картинке светло желтого цвета.
  • Lens — оптическая система из прозрачного пластика, блекло-желтого цвета.
  • Surface — поверхность, по которой движется мышь.
  • На этом рисунке указана цифра 2.4 мм — это оптимальное расстояние от дна оптической системы до поверхности. Один момент — дно мышки имеет какую-то толщину, поэтому расстояние от поверхности до дна мышки будет меньше на толщину этого дна.

    А от чего же зависит высота отрыва и почему на оптических мышках эта высота меньше? Посмотрим другую картинку:

    Позволил себе проявить самодеятельность раскрасить некоторые важные элементы конструкции.

    Желтым цветом выделены линзы оптической системы, серым — световой поток лазера. Зеленый — зона видимости оптического датчика. Зона ‘видимости’ датчика определяется только его фокусом и способностью работать с расфокусированным изображением. Чем выше скорость перемещения картинки, тем должна-бы быть хуже устойчивость для несфокучированных объектов. Если посмотреть данные тестирования, то так и выходит. Высота срыва в 4 мм не функциональна, я попробовал уменьшить эту величину несколько изменив принцип работы — потеря изображения датчиком может быть получена не за счет ухудшения фокусировки, а из-за ухода светового пятна из зоны видимости датчика. Примерно так работают светодиодные мышки. Для этого я увеличил угол луча подсветки с 21 градусов до, примерно, 50 градусов от вертикали.

    При подъеме мышки пятно подсветки (серый луч) выходит из видимого окна датчика (зеленая зона).

    Методика доработки не особо трудна — надо распилить оптический блок по вертикальной черте и не задеть линзы. В крайнем случае, можно чуть-чуть повредить линзу подсветки, она не столь важна. Скрепить две составные части можно термоплавким клеем, на рисунке отмечено коричневым.

    Он обладает достаточной жесткостью и прочностью соединения, при этом позволяя осуществлять многократную коррекцию положения склеенных частей оптики. При наклоне подсветки часть его конструкции выйдет за габариты блока оптики и его придется немного подпилить, на рисунке отмечено голубым цветом.

    К сожалению, блок подсветки надо не только наклонить, но и сдвинуть вниз, из-за чего линза подсветки окажется ниже уровня оптики. Это плохо, в дне мышки придется выплавлять небольшую вмятину под выступ. Впрочем, это не сложно и не мешает, ведь линза выходит за габариты совсем чуть-чуть. Лазерный модуль закреплялся на оптике с помощью защелки VCSEL Clip. Сейчас ее придется убрать и закрепить каплей клея или герметика. Хотя, он и так там неплохо держится. У такого построения есть одна особенность — луч подсветки падает на поверхность с другим углом, чем угол зрения датчика. В результате, между плоскостью поверхности и плоскостью отражения образуется угол около 15 градусов.

    Черный — луч на не доработанной оптической системе, зеленый — после доработки. Поверхность для доработанного случая условно поднята, чтобы она не сливалась с нормальным режимом. Датчик смотрит как бы сбоку на поверхность и четче видит все неровности на ней. Дополнительный наклон подсветки дает дополнительную модуляцию яркости при прохождении объемных областей под объективом. Хорошо сие или плохо — зависит от коврика, фактуры его поверхности. К слову, если снять картинки поверхности коврика Nova на этой, доработанной, мышке, то на фото не будет таких четких граней. И, скорее всего, дело не в фокусировке. Просто изменился угол зрения и четкие структуры коврика исчезли. На этой мышке коврик Nova и Defender выглядят почти одинаково. Впрочем, мышка хорошо ходит по обеим поверхностям. Увы, есть и явный недостаток — из-за того, что поверхность отражения наклонена относительно поверхности коврика, уменьшается общий уровнь освещенности и возникает необходимость увеличения тока лазера подсветки. Обычно он составляет цифру в районе восьми миллиампер. После доработки пришлось повысить ток до 12 миллиампер. Это уже многовато, но в пределах доступного.

    Если Вы дорабатывается обычную, серийную мышь, то хорошо бы несколько помочь схеме автоматического управления током лазера. В документации на датчик ADNS-6010 упоминается резистор Rbin с 13 вывода микросхемы. Обычно, его номинал 12.7 ком. Для того, чтобы подправить ток, надо уменьшить его номинал. Для моего случая хорошо-бы увеличить ток в 1.5 раза, что означает припаивание параллельно этому резистору еще одного с номиналом в 2 раза больше, т.е. 24-27-30KOm. И еще пара поверхностей — тканевая и лист алюминия. Довольно часто слышно рекомендации применять эти поверхности, они дают весьма неплохие результаты.

    Вначале на мышке с не модифицированной оптикой (W-Mouse 730). Ткань:

    Лист алюминия:

    И мышка после модификации оптического блока (W-Mouse 750).

    Ткань:

    Лист алюминия:

    На поверхности с объемным рельефом модификация оптики приводит к большей заметности этого рельефа. А вот картинка с листа алюминия выглядит скорее хуже, но не столь существенно. Бесплатно ничего не бывает. Тронули оптику — получили проблемы с фокусировкой.

    Рекомендация — при повторении подобной доработки не увлекайтесь! Вряд ли стоит настолько сильно увеличивать угол блока подсветки, ведь высота срыва получается слишком малой и появляются неприятные проблемы с упихиванием в корпус и увеличением тока лазера.

    Есть и более простой способ уменьшить высоту срыва — поставить кнопку на дно мышки и при ее подъеме отключать, блокировать датчик. Средств воздействия много, вначале я пробовал отключать лазер, но контроллер в А4 умный и, если просто размыкать ток лазера, контроллер очень быстро это замечает и отключает мышь. Увы, отключает совсем, приходится перетыкать разъем USB, придется поступать не столь прямолинейно. Есть предложение при отключении лазера подсоединять вместо него пару кремниевых диодов, но это потребует установку дополнительных компонентов. Я поступил иначе — воздействовал на резистор Rbin (смотрите документацию на датчик ADNS-6010), при увеличении его номинала система авторегулирования пытается выставить такой ток. Если Rbin отсоединять или делать очень большим, то лазер фактически отключится, но это не вызовет каких-то проблем внутри системы регулирования.

    Саму ‘кнопку’ я взял из дисковода 3.5″ с датчика наличия дискеты. Усилие небольшое, но и его пришлось немного ослабить. Идея работала хорошо, высоту можно подобрать какую заблагорассудится, вот только пластмассовый штифт кнопки быстро стачивается.

    обзор, принцип действия, назначение. Сенсорный выключатель :: SYL.ru

    Нередко в электронике находит свое применение такой радиоэлемент, как геркон. Его особенность состоит в способности замыкания контактов при облучении магнитным полем. Что это означает? Взяв простой магнит или разместив недалеко от геркона электромагнит, можно легко производить замыкание и размыкание контактов этого радиоэлемента. По своей сути он и является своеобразным бесконтактным датчиком.

    Определение понятия

    Что же такое бесконтактный датчик? Под ним понимают такой электронный прибор, который регистрирует присутствие определенного объекта в зоне своего действия и срабатывает без каких-либо механических или любых других воздействий.

    Сенсорный выключатель.

    Бесконтактные датчики применяются в самых различных сферах. Это создание бытовых приборов и системы охраны объектов, промышленные технологии и автомобилестроение. Кстати, в народе данный элемент называют «бесконтактным выключателем».

    Преимущества

    Среди основных достоинств бесконтактных датчиков выделяют их:

    — компактные размеры;

    — высокую степень герметичности;

    — долговечность и надежность;

    — небольшой вес;

    — разнообразие вариантов установки;

    — отсутствие контакта с объектом и обратного воздействия.

    Классификация

    Существуют различные типы бесконтактных датчиков. Они классифицируются по принципу действия и бывают:

    Бесконтактные датчики оптические.

    — емкостными;

    — оптическими;

    — индуктивными;

    — ультразвуковыми;

    — магниточувствительными;

    — пирометрическими.

    Рассмотрим каждый из этих видов приборов отдельно.

    Емкостные датчики

    В основе этих приборов находится измерение электроконденсаторов. В их диэлектрике и находится тот объект, который подлежит регистрации. Назначение бесконтактных датчиков такого типа заключается в работе со множеством приложений. Это, например, распознавание жестов. Емкостными выпускают автомобильные датчики дождя. Такие приборы дистанционно измеряют уровень жидкости в процессе обработки различных материалов и т. д.

    Емкостной бесконтактный датчик представляет собой аналоговую систему, работающую на расстоянии до семидесяти сантиметров. В отличие от других типов подобных приборов, он обладает большей точностью и чувствительностью. Ведь изменение в нем емкости происходит всего лишь в несколько пикофарад.

    Схема бесконтактного датчика данного типа включает в себя пластины, состоящие из проводящей печатной платы, а также зарядку. В этом случае происходит формирование конденсатора. Причем это будет происходить в любое время либо в проводящем заземленном элементе, либо в каком-то объекте, диэлектрическая проницаемость которого отлична от воздуха. Такой прибор сработает и в случае появления в зоне действия устройства человека или части его тела, которая будет аналогична потенциалу земли. По мере приближения, например, пальца, изменится емкость конденсатора. И даже учитывая то, что система является нелинейной, обнаружить возникший в просматриваемых границах посторонний объект для нее не составит никакого труда.

    Схема подключения такого бесконтактного датчика может быть усложнена. В устройстве могут быть задействованы сразу несколько независимых друг от друга элементов в направлениях влево/вправо, а также вниз/вверх. Это позволит расширить возможности прибора.

    Оптические датчики

    Такие бесконтактные выключатели на сегодняшний день находят свое широкое применение во многих отраслях человеческой деятельности, где работает оборудование, необходимое для обнаружения объектов. При подключении бесконтактного датчика используется кодирование. Это позволяет не допустить ложного срабатывания устройства при постороннем влиянии источников света. Работают подобные датчики и при низких температурах. В этих условиях на них надевают термокожухи.

    Назначение бесконтактных датчиков.

    Что представляют собой оптические бесконтрольные датчики? Это электронная схема, реагирующая на изменение того светового потока, который падает на приемник. Подобный принцип действия позволяет зафиксировать наличие или же отсутствие объекта в той или иной пространственной области.

    В конструкции оптических бесконтактных датчиков имеется два основных блока. Один из них – источник излучения, а второй – приемник. Они могут находиться как в одном, так и в различных корпусах.

    При рассмотрении принципа действия бесконтактного датчика можно выделить три типа оптических устройств:

    1. Барьерный. Работа оптических выключателей такого типа (Т) осуществляется на прямом луче. При этом приборы состоят из двух отдельных частей – передатчика и приемника, располагающихся соосно друг относительно друга. Тот поток излучения, который испускается излучателем, должен быть направлен точно в приемник. При прерывании луча объектом выключатель срабатывает. Такие датчики имеют хорошую помехозащищенность. Кроме этого, им не страшны ни капли дождя, ни пыль и т. д.
    2. Диффузный. Работа оптических выключателей типа D основана на использовании отраженного от объекта луча. Приемник и передатчик такого устройства располагают в одном корпусе. Излучателем направляется поток на объект. Луч, отражаясь от его поверхности, распределяется в различных направлениях. При этом часть потока возвращается назад, где и улавливается приемником. В результате выключатель срабатывает.
    3. Рефлекторный. Такие оптические бесконтактные датчики относятся к типу R. В них используется луч, отраженный от рефлектора. Приемник и излучатель такого устройства также располагаются в одном корпусе. При попадании на рефлектор луч отражается, оказывается в зоне приемника, в результате чего и происходит срабатывание устройства. Такие приборы действуют при расстоянии до объекта не более 10 метров. Возможно, их применение для фиксации полупрозрачных предметов.

    Индуктивные датчики

    В основе работы данного прибора лежит принцип учета изменений индуктивности основных его составляющих – катушки и сердечника. Отсюда пошло и само название такого датчика.

    Изменения индукции свидетельствуют о том, что в магнитном поле катушки появился металлический предмет, который изменил его и, соответственно, всю схему подключения, основная функция в которой возложена на компаратор. При этом происходит подача сигнала на реле и отключение электрического тока.

    Исходя из этого можно говорить об основном предназначении такого прибора. Его используют для измерения перемещений части оборудования, которое должно быть отключено, если превышены пределы проходимости. Сами датчики имеют границы движения, варьируемые в пределах от одного микрона до двадцати миллиметров. В связи с этим такой прибор называют еще и индуктивным выключателем положения.

    Обзор бесконтактных датчиков подобного типа позволяет выделить из них несколько разновидностей. Подобная классификация основана на различном количестве проводов подключения:

    1. Двухпроводные. Такие индуктивные датчики подключают непосредственно в цепь. Это наиболее простой, но при этом достаточно капризный вариант. Он требует номинального сопротивления нагрузке. При снижении или увеличении данного показателя работа прибора становится некорректной.
    2. Трехпроводные. Подобный вид индукционного датчика является самым распространенным. В таких схемах два провода следует подключить к напряжению, а один – непосредственно к нагрузке.
    3. Четырех- и пятипроводные. В этих датчиках два провода подключают к нагрузке, а пятый используют для возможности выбора необходимого режима работы.

    Ультразвуковые датчики

    Эти устройства находят свое широкое применение в самых различных сферах производства, решая множество задач по автоматизации технологических циклов. Ультразвуковые бесконтактные датчики используются для определения местонахождения и удаленности различных объектов.

    Например, они служат для обнаружения этикеток, причем даже и прозрачных, для измерения расстояния и осуществления контроля над передвижением объекта. С их помощью определяют уровень жидкости. Необходимость в этом возникает, например, для учета расхода топлива при выполнении транспортных работ. И это только некоторые из большого количества применений выключателей ультразвукового типа.

    Ультразвуковые бесконтактные датчики.

    Такие датчики довольно компактны. Их отличает качественная конструкция и отсутствие различных подвижных деталей. Это оборудование не боится загрязнений, что достаточно актуально в условиях производств, а также почти не требует обслуживания.

    В составе ультразвукового датчика находится пьезоэлектрический обогреватель, являющийся одновременно и излучателем, и приемником. Данная конструктивная деталь воспроизводит поток звуковых импульсов, принимая его и преобразуя полученный сигнал в напряжение. Далее оно подается на контроллер, который производит обработку данных и вычисляет то расстояние, на котором находится объект. Подобная технология называется эхолокационной.

    Сенсор бесконтактных датчиков.

    Активный диапазон ультразвукового датчика является рабочим диапазоном обнаружения. Это то расстояние, в пределах которого ультразвуковой прибор может «увидеть» объект, и неважно, приближается ли тот к чувствительному элементу в осевом направлении или движется поперек звукового конуса.

    В зависимости от принципа работы выделяют ультразвуковые датчики:

    1. Положения. Такие устройства используют для исчисления временного промежутка, необходимого для прохождения звука от прибора к тому или иному объекту и назад. Бесконтактные ультразвуковые датчики положения применяют для контроля местоположения и наличия разнообразных механизмов, а также для их подсчета. Используются такие приборы и в качестве сигнализатора уровня различных жидкостей или сыпучих материалов.
    2. Расстояния и перемещения. Принцип работы подобных приборов аналогичен тому, который используется в описанном выше устройстве. Разница имеется только в типе того сигнала, который присутствует на выходе. Он аналоговый, а не дискретный. Датчики подобного типа применяются для преобразования имеющихся показателей расстояния до объекта в определенные электрические сигналы.

    Магниточувствительные датчики

    Эти выключатели применяются для осуществления контроля положения. Датчики срабатывают при приближении магнита, который расположен на движущейся части механизма. Такие устройства обладают расширенным температурным диапазоном (от -60 до +125 градусов по Цельсию). Подобная функциональность позволяет автоматизировать большое количество сложных производственных процессов.

    Типы бесконтактных датчиков.

    Бесконтактный датчик температуры магниточувствительного типа применяют:

    — на химических и металлургических производствах;

    — в районах Крайнего Севера;

    — на подвижном составе;

    — в холодильных установках;

    — на автокранах;

    — в бульдозерах;

    — в снегоуборочных машинах и т. д.

    Свое применение они находят в охранных системах зданий, а также для автоматического открывания окон и входных дверей.

    Самыми современными и быстродействующими являются магниточувствительные датчики, работающие на эффекте Холла. Они не подвержены механическому износу, так как обладают электронным выходным ключом. Ресурс таких датчиков практически неограничен. В связи с этим их применение является выгодным и практичным решением задач по измерению числа оборотов вала, фиксации расположения быстро движущихся объектов и т. д.

    При измерении уровня жидкостей широко применяют поплавковые магниточувствительные датчики. Они являются оптимальным вариантом для определения необходимых показателей из-за недорогой цены и простоты конструкции.

    Микроволновые датчики

    Подобная разновидность бесконтактных выключателей является наиболее универсальным вариантом конструкции, чего позволяет добиться непрерывное сканирование обслуживаемой зоны. При этом стоит иметь в виду, что они находятся в более высокой ценовой категории, чем, например, ультразвуковые аналоги.

    Функционирование подобного прибора происходит благодаря излучению электромагнитных волн, имеющих высокую частоту, значение которой несколько отличается в устройствах различных производителей. Микроволновые датчики настроены на сканирование и приемку отраженных волн. Это позволяет аппарату фиксировать даже самые малейшие изменения электромагнитного фона. Если это происходит, то сразу же срабатывает система оповещения, подключенная к датчику, в виде сигнализации, освещения и т. д.

    Микроволновые приборы обладают повышенной точностью срабатывания и чувствительностью. Для них не являются преградами кирпичные стены, двери и предметы мебели. Данный факт следует учесть при установке системы. Уровень чувствительности прибора может быть изменен с помощью настройки датчика движения.

    Применяют микроволновые выключатели для управления внутренним и наружным освещением, устройствами сигнализации, электроприборами и т. д.

    Пирометрические датчики

    Для организма любого живого существа характерно наличие теплового излучения, которое является пучком электромагнитных волн разной длины. При повышении температуры тела увеличивается и объем излучаемой им энергии.

    На основе фиксации теплового излучения работают датчики, которые называются пирометрическими сенсорами. Они бывают:

    — суммарного излучения, измеряющими полную тепловую энергию тела;

    — частичного излучения, измеряющие энергию ограниченного приемником участка;

    — спектрального отношения, выдающие показатель отношения энергии определенных участков спектра.

    Бесконтактные датчики-сенсоры чаще всего применяются в приборах, фиксирующих движение объектов.

    Сенсорные выключатели

    Развивающиеся технологии затронули практически все сферы жизнедеятельности человека. Не обошли они стороной и вопросы обустройства дома. Одним из ярких примеров тому является сенсорный выключатель. Это устройство позволяет управлять освещением помещения с помощью легкого прикосновения.

    Подключение бесконтактного датчика.

    Сенсорный выключатель сразу же срабатывает даже при самом слабом прикосновении к кнопке. В его конструкцию входит три основных элемента. Среди них:

    1. Блок управления, обрабатывающий поступивший сигнал и передающий его нужным элементам.
    2. Устройство коммутации. Эта деталь смыкает и размыкает цепь, а также изменяет силу тока, потребляемую светильником.
    3. Управляющая (сенсорная) панель. С помощью этой детали выключатель воспринимает сигналы с пульта ДУ или от касания. Самые современные устройства срабатывают при проведении рядом с ними рукой.

    Стандартные модели могут:

    — включать и выключать свет;

    — регулировать яркость;

    — контролировать работу отопительных приборов, сообщая об изменениях температуры;

    — открывать и закрывать жалюзи;

    — включать и выключать бытовые устройства.

    Сенсорные выключатели производят различных видов. Конкретная модель выбирается в зависимости от потребностей офиса или жилого дома. Например, желание приобрести и установить сенсорное устройство может возникнуть из-за расположения стационарного выключателя в неудобном месте с невозможностью его переноса. А может, в доме или в квартире живет человек, подвижность которого ограничена. Порой стационарные выключатели находятся на такой высоте, что недоступны для детей. Решение проблемы потребует выбора определенной модели. Некоторые хозяева предпочитают устанавливать сенсорные выключатели для изменения яркости света не вставая с кровати и т. д.

    ФУОЗ. Часть первая. Оптический датчик — инструкции, обзоры ИЖ Юпитер 5

    Решил сделать фуоз на мот, посмотреть че это и как его едят. шаг первый — сделать для него правильный датчик.

    датчик будем делать на компараторе, по схеме умки:

    все банально — идем в магазин радиодеталек, покупаем печатную плату (желательно толстую), компаратор lm211d, 4 смд резистора на 1ком, и один на 47ком, еще понадобится смд светодиод, его можно купить или отпаять откуда-нибудь, например с ленты, сойдет любой цвет, на работу влиять не будет :D

    Также придется нарыть где-то оптопару, их также можно отпаять со старой шариковой мыши, или купить специальные щелевые(ktir0611s) или на отражение(TCRT5000 — только для него печатка и расположение совсем другое). я пошел другим путем — купил фототранзистор хз с каким обозачением в том же магазине где брал те детальки, а ик диод снял со сломанного пульта от двд. хотя у меня и была пара на старом датчике, я решил не трогать их(и правильно сделал).

    вот все элементы: 

    Двигаемся дальше. узнаем каких размеров у нас детальки(размеры смд можно найти в гугле), чтобы начертить печатную схему для них. с помощью программы(я пользуюсь Sprint layout 6) делаем схему нашего будущего датчика, ориентируясь по схеме. на схеме для ик диода использован еще стабилизатор, но он нам не нужен, диод подключаем напрямую к питанию через резистор 1ком. Это упростит схему и габариты нашего датчика. размеры датчика — 20*32.

    при разработке учитывайте все параметры своих деталек — они должны соответствовать вашей печатной плате, у фототранзистора и ик диода есть ПОЛЯРНОСТИ! так как я не знал что за у меня вообще фототранзистор, я решил его проверить мультиметром. выставляем милливольты, подключаем концы к ножкам, наводим свет на транзистор и смотрим на показания. 

    если показания начинаются со знака «-«, значит мы подключили минусовой провод на плюсовую ножку. и так мы определили полярность(хотя как я позже узнал, она вроде как и не важна). определить какая сторона транзистора передняя тоже не оказалось проблемой — навел свет — показания росли, а с другой стороны не так заметно. 


    исходя из этого проверяем все, и распечатываем нашу схему сначала на обычной бумаге, для проверки. ВНИМАНИЕ! учтите зеркальность рисунка! иначе придется делать все заново!

    Накладываем детальки, смотрим, все ли совпадает по ножкам. далее распечатываем схему уже на глянцевой бумаге. внимание — принтер обязательно нужен лазерный, с тонером! иначе ничего не получится! при распечатке нужно следить за бумагой, принтер может не принять его, и возможно ролики будут просто скользить по ней, и рисунок будет искаженным. чтобы этого избежать, помогаем принтеру — придерживаем бумагу когда он его забирает, и когда отдает(если конечно печатаете дома, своим принтером :D) распечатайте сразу несколько копий на весь лист, так как тонер может плохо прижариться к глянцевой бумаге, и чтоб можно было выбрать самые хорошо распечатанные экземпляры и вырезать их. 

    Далее берем плату, зачищаем его ацетоном. необходимо чтобы плоскость была чистой и гладкой, иначе весь лут пойдет коту под хвост. накладываем рисунки на плату, лучше сразу несколько, т.к. какой-то из них может плохо прижариться. берем утюг, выкручиваем его на полную мощность и ждем пока разогреется. после всего решаемся со всем этим и наставляем утюг на нашу будущую платку(лучше через бумагу, чтоб потом пзды за испорченный утюг не словить). гладим сильно прижимая, лучше всего кончиком утюга хорошенько прижаривать рисунок, когда она уже неподвижна, разглаживаем рисунок с усилием. 

    выключаем утюг, берем платы чем нибудь, чтоб не обжечься и несем их промывать. лучше это делать перед остыванием, т.к. бумага начинает пузыриться и на этих местах возможно отдирать горячий тонер с платы. замачивать лучше прохладной водой. вскоре бумага станет влажной и ее нужно растирать пальцем, так, чтобы бумага скатывалась, и остался только тонер.

    смотрим чтоб не оставалось лишней прилипшей бумаги, удаляем иглой или острой зубочисткой. там где плохо налип тонер — закрашиваем перманентным маркером, и лишнее стираем зубочисткой, намоченной ацетоном или растворителем. И так плата готова для вытравливания, готовим раствор(у меня — хлорное железо, другие доступные рецепты подскажет гугл) 

    наливаем горячей воды в посудку (лучше с широким дном, например от тортика(покупаем торт, торт съедаем а крышку оставляем для раствора)) и растворяем в ней хлорное железо. бросаем плату на вытравливание, периодически помешиваем раствор и плату. вытравливание длится примерно 20 минут. после вытравки вытаскиваем плату и отмываем ее.  

    Тонер уже можно снять, например мелкозернистой наждачкой с небольшим усилием. 


    Далее лудим платку, чтобы дорожки хорошо лудились можно использовать глицерин или паяльную кислоту, но у меня и так все залудилось. чтобы дорожки залудились ровным слоем, используем канифоль чтобы припой равномерно распределился по дорожкам. 

    канифоль можно смыть ацетоном или растворителем(нужно жестко счищать, иначе плата будет липкой). 
    теперь нужно рассверлить отверстия для ик диода и фототранзистора. в виду отсутствия мелких сверел, я взял скрепку и расточил его конец так: 

    Можно приступать к пайке элементов. внимательно смотрите что и куда напаиваете, ориентируйтесь по схеме, хотя эта схема простая как хлебушек. Как напаяли детали, смываем лишнюю канифоль с платы, если осталась.


    датчик почти готов, его можно проверить, пустив ток от 5 до 14в. если все работает — будет светиться индикационный светодиод на плате. если нет — либо полярность где-то неправильная, либо ваш косяк. у меня все работает, фоткать не стал. 

    напаиваем провода, 

    берем кусок платы для ответки, чтобы закрыть наш датчик. чтобы был зазор сразу прикручиваем на плату винты и гайки, ответная часть будет упираться на гайки. закручиваем, берем клеевой пистолет и заливаем все это дело горячим клеем, ик диод тоже залил клеем чтобы она держалась неподвижно и не отвалилась от вибрации.

    разъем взял с датчика холла, запаял к нему провода. 

    Вроде как все разжевал, если есть вопросы — задавайте.

    з.ы. данный датчик сгорел по моей глупости, в момент его тестирования на мото., так как я перепутал местами плюс и минус когда запаивал к фишке. когда осознал это, было уже поздно. оказалось сгорел компаратор, купил новый, заменил. датчик стоит на мото и прекрасно работает.

    Оптические датчики — Википедия

    Оптический бесконтактный датчик (выключатель)

    Опти́ческие да́тчики — электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Оптические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли.

    Оптические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) и воздействующим объектом отсутствует. Это свойство оптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматизированных системах управления.

    Дальность действия оптических датчиков обычно намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков.

    Оптические датчики называют ещё оптическими бесконтактными выключателями, фотодатчиками, фотоэлектрическими датчиками.

    излучатель оптического датчика

    Излучатель датчика состоит из:

    • Корпус
    • Излучатель
    • Подстроечный элемент
    • Генератор
    • Индикатор
    приёмник оптического датчика

    Приёмник датчика состоит из:

    По типу устройства оптические датчики делятся на моноблочные и двухблочные. В моноблочных излучатель и приёмник находятся в одном корпусе. У двухблочных датчиков источник излучения и приёмник оптического сигнала расположены в отдельных корпусах и при работе разнесены в пространстве.

    По принципу работы выделяют три группы оптических датчиков:

    тип T — датчики барьерного типа (приём луча от отдельно стоящего излучателя)
    тип R — датчики рефлекторного типа (приём луча, зеркально отражённого от объекта или катафотом, закреплённым на объекте)
    тип D — датчики диффузионного типа (приём луча, рассеянно отражённого объектом)

    У датчиков барьерного типа излучатель и приёмник находятся в отдельных корпусах, которые устанавливаются друг напротив друга на одной оси светового пучка. Расстояние между излучателем и приёмником может достигать 100 метров. Предмет, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает прохождение луча. Изменение светового потока фиксируется приёмником, появившийся сигнал после обработки подаётся на управляемое устройство.

    Датчики рефлекторного типа содержат в одном корпусе и передатчик оптического сигнала и его приёмник. Для отражения луча используется рефлектор (катафот). Датчики такого типа часто используются на конвейере для подсчёта единиц продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной, отражающей металлической поверхностью в датчиках рефлекторного типа используют поляризационный фильтр. Дальность действия датчиков рефлекторного типа может достигать 8 метров.

    В датчиках диффузионного отражения источник оптического сигнала и его приёмник находятся в одном корпусе. Приёмник учитывает интенсивность луча, отражённого контролируемым объектом. Для точности срабатывания в датчиках данного типа может включаться функция подавления внешней засветки. Дальность действия зависит от отражательных свойств объекта, может быть определена с помощью поправочного коэффициента, и при использовании стандартной отражающей поверхности может достигать 2 метров.

    Оптические датчики обычно имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который даёт возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне.

    Современные оптические датчики имеют режимы работы:

    • «DARK ON»;
    • «LIGHT ON».

    Эти режимы были специально введены для оптических датчиков, для лучшего понимания, как ведет себя выходной сигнал с датчика при наличии или отсутствии светового луча.

    Режим «DARK ON» означает — переключение коммутационных элементов при прерывании светового луча.

    Режим «LIGHT ON» означает — переключение коммутационных элементов при наличии светового луча.

    Источником излучения в современных оптических датчиках являются светодиоды.

    На выходе оптического датчика обычно стоит транзистор PNP- или NPN-типа с открытым коллектором. Нагрузка подключается между выходом и, в зависимости от типа транзистора, общим минусовым или плюсовым проводом источника электрического питания.

    Оптические датчики как составная часть автоматизированных систем управления технологическими процессами широко применяются для определения наличия и подсчёта количества предметов, присутствия на их поверхности наклеек, надписей, этикеток или меток, позиционирования и сортировки предметов.

    С помощью оптических датчиков можно контролировать расстояние, габариты, уровень, цвет и степень прозрачности. Их устанавливают в системы автоматического управления освещением, приборы дистанционного управления, используют в охранных системах.

    • Виглеб Г. Датчики. Устройство и применение. Москва. Издательство «Мир», 1989
    • Катыс Г. П. Библиотека по автоматике, вып. 6. Оптические датчики температуры. «Госэнергоиздат», 1959
    • Окоси Т. Волоконно-оптические датчики, 1990

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *