Датчики оборотов: назначение, виды, обслуживание и замена

Содержание

Оптический датчик: принцип работы, как проверить, подключение

Оптические датчики — распространённые типы измерителей, использующиеся в промышленности и охранном бизнесе для определения параметров объекта, который попал в зону действия. Оборудование характеризуют надежностью, наивысшим уровнем точности и разделяют на сколько видов.

Определение оптического датчика

Оптический датчик — небольшое по размеру электронное устройство, работающее со световым излучением разного диапазона. Простыми словами — это устройство, реагирующее на свет и улавливающее объекты, которые его пересекают. Принцип работы оборудования можно понять из названия. Поскольку в датчиках применяется оптика, значит, используется световое излучение разных диапазонов. Следовательно, при обнаружении светового потока (или его прерывании), на главный компьютер предается закодированный сигнал с соответствующей информацией.

Если перевести название прибора с английского языка, то получим «фотодатчик» или «световой датчик», что также указывает на принцип его работы.

Самым распространённым оптическим устройством является датчик освещенности, который будет реагировать на свет, а точнее — его отсутствие. Он начинает работать, как только наступают сумерки. Основное назначение — включать лампочку в тёмное время суток. Такое оборудование применяется повсеместно.

Фотодатчиков в современные дни придумано огромное количество. И это многообразие стоит классифицировать, но для начала следует разобраться с устройством и принципом их работы.

Принцип работы оптического датчика

Оптический датчик положения активируется при определенных условиях, заданных производителем. Поэтому «активация» — ключевое слово, используемое для определения принципы работы устройства. Активация срабатывает, когда падающий на датчик свет, имеет достаточную интенсивность.

Принцип работы оптического датчика: когда луч проходит через датчик беспрепятственно, он будет активирован. Но, при его прерывании каким-то барьером, устройство перестает работать и передаст сигнал на центральный компьютер, с которого оператор узнает о необходимой ему информации.

Изучая принцип работы оптического датчика, нельзя полагать, что активность — это замкнутые контакты, и напряжение на выходе присутствует. В различных устройствах могут отличаться принципы работы выходного элемента и схемы обнаружения световых потоков. Все зависит от конкретного типа устройства и его применения.

Особенности устранения помех

Любой оптический датчик положения представляет собой бесконтактный прибор, которому не нужен для работы механический контакт с определенным объектом. Но, активное состояние может сбиться из-за различных помех.

Чтобы избежать этой неисправности, производители используют световые потоки необычного спектра, к примеру, лазерный луч. Такой источник довольно прост в изготовлении – излучение фокусируется в тонкий луч обычно красного цвета. Преимущество использования технологии — излучение передаётся в видимой части диапазона. А потому не составит труда настроить прибор для конкретной зоны действия.

Это современное оборудование, но прежде можно было найти датчики иного вида, которые в качестве определителя использовали лампочку накаливания на 6 В и небольшую линзу. Прибор активно использовали в восьмидесятых годах. Современные датчики намного эффективнее и могут работать только в своём участке спектра, а потому можно избежать плохой видимости и помех.

Несмотря на использование более продвинутых технологий, оптический датчик всегда нужно держать в чистом состоянии, поскольку грязь и пыль могут вызвать преждевременное срабатывание.

Режимы датчика

Большинство современных датчиков оснащают двумя режимами:

Это означает, что при включении режима устройство будет срабатывать при определённых условиях – включаться в тёмное время суток или, наоборот, при попадании солнца. К примеру, если установить режим Dark On, то датчик будет деактивирован, когда на него падают лучи солнечного света. В режиме Light On, датчик начнет включаться при засвечивании.

В магазинах Москвы и области также можно найти оборудование со встроенным таймером, где выходной сигнал будет появляться в определенное время, после активации.

Устройство

Оптические датчики состоят из приемника и источника излучения. Это основные компоненты, которые включают в себя еще ряд частей. Источник может быть установлен в одном корпусе или разных.

Источник или излучатель состоит из 6 частей:

Корпус, куда помещают все детали. Он служит в качестве защиты от различных видов повреждений. Для изготовления используют латунь или полиамид и метизы.

Генератор предназначен для образования электрических импульсов, которые переходят на излучатель.
Излучатель — это небольшой светодиодный механизм, с помощью которого создаётся излучением в нужном диапазоне света.
Система оптики направляет луч в нужном направлении.
Индикатор показывает готовность прибора к работе.

Приемник оптического датчика состоит из 7 компонентов:

Оптика для приема луча и направления его к преобразователю.
Преобразователь служит для трансформации полученного излучения в электрический сигнал.
Усилитель предназначен для увеличения получаемого сигнала до предельного значения, в котором работает аппарат.
Пороговый элемент — регулятор крутизны фронта сигнала переключения.

Электронный ключ — коммутация тока и защита от коротких замыканий и перегрузок.
Индикатор цвета показывает заданные характеристики прибора.
Регулятор чувствительности нужен для настройки датчика.

Цветовой индикатор показывает несколько состояний прибора:

Если сигнал отсутствует, то индикатор не горит.
Если сигнал поступает на необходимом уровне и прибор активируется, то индикатор загорается зеленым.
Когда уровень сигнала продолжает расти, индикатор становится жёлтым, но может перейти на красный цвет.

Выбирая подходящий датчик для конкретных условий, можно столкнуться всего с двумя типами конструкции, если не рассматривать приборы специального назначения, к примеру, щелевые. В остальных случаях бывают варианты с цилиндрическим или прямоугольным корпусом. И это единственное различие в конструкции.

Разновидности оптического датчика

В современных условиях, оптические датчики выполняют довольно широкий спектр задач на промышленном предприятии.

Для покупки необходимого оборудования нужно заранее узнать обо всех типах аппаратуры и условиях, в которых устройство будет установлено.

В зависимости от принципа работы оборудования, специалисты выделяют 3 разновидности прибора:

Барьерные.
Диффузные.
Рефлекторные.

У каждого типа есть свои особенности, о которых нужно узнать подробнее, чтобы подобрать подходящий вариант.

Барьерный тип оптического датчика

Официальное название этого вида — барьерный. Но это определение довольно странное, поскольку для активации всех датчиков некий барьер должен пройти чрез луч.

Принцип работы построен на прямом луче и двух отдельных частях (приемник и излучатель), которые должны располагаться максимальный соосно друг напротив друга. Только так луч точно попадет на приёмник. Когда между частями оборудования появляется какой-то объект, то датчик будет сигнализировать об этом.

Как только луч соприкасается с объектом, выключатель срабатывает. Отличительная особенность устройства — работать оно может на расстоянии десятки метров между приемником и передатчиком. Специалисты уверяют, что этот тип оборудования имеет хорошую помехозащищенность, а потому работе не будут мешать капли жидкости или пыль.

Разумеется, у барьерного прибора есть и недостатки:

Чтобы подключить оборудование на значительном расстоянии друг от друга, придется совершать довольно трудоемкий процесс с соединением проводов питания.
Процесс монтажа сильно усложняется, поскольку обязательно условие — полная соосность двух частей барьерного датчика.
Если в зону действия прибора попадает хорошо отражающий предмет, то это спровоцирует ложное срабатывание оборудования.

Если барьер имеет прозрачную структуру, то он не ослабит луч, а потому датчик не сработает. Это необходимо учитывать при монтаже.

Чтобы устранить последние два недостатка, необходимо скорректировать регулятор чувствительности. Разумеется, для обнаружения предмета в зоне действия, он не должен быть меньше диаметра луча.

Специалисты полагают, что барьерный тип — самый надёжный вид устройства. Это обусловлено возможностью использования устройства на больших расстояниях, а также помехоустойчивостью. В других устройствах приёмник и передатчик находится в одном корпусе, что не позволяет использовать их на больших расстояниях.

Устройство с раздельным передатчиком и приемником позволяет устанавливать оборудование на расстоянии 10 метров друг от друга. В этом случае передатчик будет стоять в одном месте, где к нему подводят питание. Он производит только функцию излучения, а все остальные задачи от него отводят. При этом оборудование не нужно настраивать.

Приёмник же установлен на определенной дистанции — именно там проводят регулировки чувствительности, а также настраивают другие параметры.

Важный нюанс: приёмник и излучатель должны быть из одного комплекта. Дело в том, что детали, выпущенные разными фирмами, не сочетаются друг с другом и работать не будут.

Именно барьерный тип устройства наиболее распространен в охранных системах и практически не используется на предприятиях, поскольку там нет необходимости в расстоянии, которое могут поддерживать устройства для связи.

Диффузный вид

Принцип работы прибора — зеркальное отображение. В этом случае передатчик и приемник помещается в один корпус. Излучатель падает поток света на определенный объект, луч падает на его поверхность и переходит в разные направления, в зависимости от особенностей оптической системы. Луч частично возвращается назад к приемнику, тем самым включая прибор.

Проблема диффузного датчика — отражающие объекты, которые не попадают в рабочую область установки. Чтобы устранить помеху, необходимо использовать выключатели с подавлением фона.

Дальность действия — самая маленькая из всех приборов оптического вида, она составляет всего полметра. Это компенсируют важной особенностью — если правильно настроить оборудование, то оно детектирует появление объекта в рабочей зоне. По мере приближения датчик сработает, как пороговый элемент.

Особенности настройки

Чтобы выбрать подходящее расстояние, с которого датчик начнёт действовать при приближении объекта, нужно взять простой лист бумаги и проверить условия активации.

Параметры регулировки:

Размер листа 10 на 10 см — расстояние до 40 см.
Размер 20 на 20 см — свыше 40 см.

Подобную операцию также проводят с листом горячечеканной стали — выбор метода зависит от предприятия, куда ставят датчик. Для боле точной настройки используют специальную таблицу, где указаны отражающие свойства материалов. На основе полученных данных добавляют поправочный коэффициент.

Пример: значение датчика — 100 мм, но необходимо установить его на объект из нержавеющей стали. В этой ситуации, поправочный коэффициент будет равен 7.5. А расстояние правильного срабатывания увеличится на 7.5 раз — 750 мм.

Рефлекторный тип

Оборудование включается при отражении луча от рефлектора — отсюда и название прибора. После луч переходит на приёмник и датчик срабатывает. Как только объект покинет рабочую зону, оборудование включиться ещё раз.

Предельная длина действия прибора — 10 м. В теории оборудование сможет работать и на большем расстоянии, но стабильность обеспечить куда сложнее — датчик перестанет работать при малейшем смещении луча из-за вибрации или при попадании пыли.

Оборудование можно использовать для полупрозрачных объектов. Приемник и передатчик находятся в едином корпусе. Датчик часто используют для установки на ленту конвейера, чтобы устройство работало в единой системе с другим оборудованием — изделие пришло на положенное место (датчик сигнализирует об этом), ушло дальше (рефлектор подал еще один сигнал).

Специфические оптические датчики

Были рассмотрены три вида стандартных оптических датчиков, но в продаже можно найти и более специфические варианты, к примеру, — световая решетка. Это две пластины, располагающиеся на определенном расстоянии друг от друга.

С одной стороны установлены фотодиоды, на обратной пластине — светодиоды. Используя перекрытие этой пары, можно с определенной погрешностью вычислить геометрические данные объекта — ширину или высоту. Решётку подключают к контроллеру, который передает данные в центральный компьютер.

Световой барьер

Это ещё один тип специфического датчика, что устанавливают для безопасности конкретного объекта, чтобы не допустить до помещения людей. Система довольно сложна в монтаже, поскольку состоит помимо основных частей еще из двух рефлекторных датчиков и отдельного контроллера.

Лазерная система

Датчик оптического типа, позволяющий не только диагностировать о появлении объектов в зоне действия, но и измерять расстояние между ним.
Принцип действия устройства — измерение времени прохождения через луч. Такая же система используется в радиолокации.

Оптоволоконный датчик

Принцип работы заключается в том, что электронные схемы и элементы оптики разнесены в пространстве, а свет передается через оптоволокно. Обычно используются пластиковые фиберы.

Подобные оборудование устанавливают на объектах, где нужная зона сильно узкая или наблюдается сложная среда для работы — повышенный риск повреждения, постоянная влажность, сильная вибрация.

Аналоговый тип

Это оптические датчики выходного сигнала. Принцип работы очень напоминает лазерный тип, поскольку нужные показатели измеряются в зависимости от интенсивности отраженного сигнала.

Датчик контроля пламени

Оптический датчик часто используют для измерения качества пламени в промышленных горелках. Питание происходит от искрозащищенного блока, который входит в комплект с основным оборудованием. Такое высокоточное устройство закупают для нефтегазовых промышленных предприятий.

Конструкция

Оптические датчики обычно очень компактные — для простоты установки. Для практического применения конструкторы оснащают оборудование выносными модулями. Конструкция приборов может отличаться в зависимости от выбранного места для установки.

Щелевые датчики

Это несколько оппозитно расположенных приёмников, установленных на одной платформе с излучателем. Корпус напоминает букву U. Щелевой приемник применяют для подсчета предметов, которые перемещаются по установленной зоне с высокой скоростью.

Конструкция крайне удобна для экономии пространства, поскольку прокладывать нужно только один питающий кабель.

Прямоугольные

Строение корпуса позволяет дополнительно комплектовать датчики системой охлаждения. Таким образом, оборудование можно ставить с объектами, которые сильно разогреваются.

Прямоугольная форма также обеспечивает надежную устойчивость прибора. Датчики оснащают высокоточной оптикой, что позволяет производить мгновенный пересчет объектов.

Цилиндрический корпус

Устройство внешне очень похоже на свечу зажигания. Устройство продают с дополнительными элементами — пластины для крепежа, уголки и зажимные блоки.

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.

Где применяют оптические датчики

Датчики оптического типа применяют для эффективного определения или наличия предметов, которые присутствует на каком-либо объекте. С помощью устройства специалисты контролируют расстояние и габариты, степень прозрачности, цвет конкретного объекта.

Обычно датчики ставят в системы автоматического управления освещением, охранные сигнализации или приборы на дистанционном управлении.

Простая конструкция оборудования обеспечивает высокую надежность, но при этом гарантирует точность любых измерений. Поскольку в датчиках используется кодированный световой сигнал, это увеличивает защиту от воздействия негативных факторов, а электроника сможет определить не только наличие нужного объекта на рабочей территории, но и учитывает его свойства — прозрачность или габариты.

Наибольшее распространение подобный тип датчиков получили в системах охранной сигнализации, где необходимо использовать высокочастотные системы распознавания движения. Независимо от выбранного вида приспособления, датчики — лучший вариант для системы управления автоматического оборудования.

Оптический датчик обладает не только высокой точностью, но и скоростью измерения с минимальным откликом на разрушение луча. Поскольку оптические датчики используют бесконтактный тип связи, это гарантирует продолжительный срок службы в любых производственных условиях.

Устройства также часто используют для подсчёта оборотов различных двигателей или уровня жидкостей. В этих ситуациях нужно в конкретную зону установить оптический датчик оборотов, вращения и оптический датчик уровня. Два вида устройств активно используют на промышленных предприятиях.

Уход за оптическим датчиком

Любая техника нуждается в должном уходе, иначе вскоре выйдет из строя. Поскольку в датчиках используется оптика, ее нужно регулярно протирать, словно объектив фотоаппарата. Важно использовать мягкую ткань, которая не оставит царапин и иных повреждений на детали. Обычно используют салфетки, смоченные водой. В жидкость по желанию можно добавить каплю любого средства для чистки (к примеру, для посуды) — это ускорит процесс, и оптика будет обработана намного тщательнее.

После влажной чистки, деталь следуют тщательно протереть сухой салфеткой, чтобы удалить остатки жидкости. В этом процессе главное — следить, чтобы абразив не попал внутрь датчика, иначе его не получится настроить для работы.

Что касается корпуса, то для правильной работы устройства достаточно знать, как проверять его на механическую целостность. При проверке состояния датчика нельзя забывать про важный нюанс — в качестве излучателя используется светодиод. У него есть определённый ресурс, который однажды закончится. Это значит, что светодиоды нужно периодически менять, чтобы оборудование работало в штатном режиме.

Оптический датчик — не самый сложный прибор, а потому его разборка и чистка некоторых элементов н займет больше 30 минут.

Неисправности, случающиеся в процессе эксплуатации

Любое оборудование рано или поздно выходит из строя. Оптический датчик ломается крайне редко, но если это произошло, нужно знать, чем вызваны неисправности:

цепь питания может оборваться, возможны также и механические повреждения самого прибора или сенсора;
компоненты внутри корпуса вышли из строя;
проблемы с настройкой — для правильной работы, датчики нужно правильно откалибровать.

Если регулярно проводить сервисное обслуживание прибора и своевременно менять расходные части, можно добиться высокого срока эксплуатации оптического датчика. При правильном уходе, устройство служит не одно десятилетие.

Особенности проверки

Перед вводом в работу любое точное измерительное устройство проходит проверки. Для поверки оптического датчика используют специальные стенды. Они необходимы для проверки соосности. Если стенд показывает, что датчик установлен правильно, но необходимых для работы результатов нет, это означает, что внутренности устройства поврежден. Вероятная проблема — оптика.

Также можно использовать эмпирический способ — поставить оборудование на положенное место и проследить за его работой.

Заключение

Оптический датчик — компактный и надежный прибор, применимый практически на каждом промышленном предприятии. Но, для установки и правильной настройки устройства, нужен грамотный специалист, разбирающийся не только в типах приборов, но и особенностях подключения.

Видео по теме

Хорошая реклама

Набор инструментов для контроля частоты

В рабочей практике происходит множество процессов, которые требуют подсчета частоты вращения или следования объектов. Например, это обязательный контроль частоты вала ленточного транспортера, привода крыльчатки бетономешалки, частоты следования ковшей нории, частоты вращения шестерни коробки передач.

От выполнения этих задач зависит производительность оборудования, поэтому Вы стараетесь выбирать надежные и долговечные инструменты для их решения:

проверенные опытным путем
с гарантией качества
по выгодным, стабильным ценам
и с возможностью срочной/бесплатной доставки.

В «ТЕКО» Вы получите полный спектр выгод и широкий выбор инструментов для подсчета частоты.

Индуктивные датчики для контроля частоты вращения приводного барабана конвейера

В случае провисания или обрыва конвейерной ленты, нарушается технологический процесс. Этого можно избежать, используя индуктивный датчик контроля минимальной скорости. После установки датчика на приводной барабан конвейера, Ваша система автоматически отслеживает частоту его оборотов, тем самым держит под контролем состояние ленты транспортера. В случае неисправности (снижении частоты ниже установленного минимума) на устройство управления будет подан сигнал о неполадках в работе системы.

С помощью подстроечного резистора на датчике устанавливается минимальное пороговое значение частоты вращения приводного барабана (скорости движения ленты). Для того, чтобы датчик не выдал ложный сигнал по причине инерции конвейера, в нем предусмотрена величина задержки срабатывания при первоначальном запуске двигателя для разгона. В типовых датчиках она достигает 9 секунд, при необходимости — регулируется. Диапазон регулируемых частот: 0,1…2,5 Гц; 2…50 Гц

Вариант успешного применения датчика контроля минимальной скорости: контроль исправности грохота. Датчик запрограммирован на определенную частоту прохождения грохота мимо чувствительного элемента. И в случае, если частота меняется, датчик сигнализирует о сбое в работе грохота (из-за обрыва троса, выхода из строя двигателя или другой возможной причины).

Гарантия — 24 месяца

Контроль частоты в специфических условиях, для индивидуальных обстоятельств

При необходимости, любые типы датчиков «ТЕКО» могут выступать в качестве датчиков минимальной скорости: индуктивные, емкостные, оптические и магниточувствительные. Для этого их достаточно подключить к блоку контроля частоты CF1, который контролирует частоту импульсов входного сигнала и формирует сигнал на выходе при достижении частотой установленного порогового значения.

Применение блока позволяет контролировать частоту следования объектов во взрывоопасных средах: в соединении со взрывобезопасными датчиками и блоком сопряжения.

Для контроля объектов в «узких» местах конструкции, где крупногабаритный датчик разместить невозможно, возможно применение миниатюрных датчиков с блоком контроля частоты.

Гарантия — 12 месяцев

Датчики скорости (датчик частоты вращения) на эффекте Холла

Для определения частоты вращения вала в коробках передач и подачи сигнала на тахометр и тахограф мы рекомендуем датчики частоты ВТИЮ.7019 и ВТИЮ.7030.

Контроль частоты вращения механизмов широко востребован для определения скорости движения автотранспорта, мониторинга работы автокрана и для отлаженной работы оборудования, в составе которого присутствуют вращающиеся приводные устройства (от сепаратора до грохота).

Измерение частоты вращения с помощью датчиков «ТЕКО» осуществляется бесконтактно и не влияет на срок службы оборудования.

Датчики частоты ВТИЮ.7019 и ВТИЮ.7030. успешно применяются на автомобилях производства КАМАЗ, МАЗ и других известных производителей.

Гарантия — 24 месяца

Исправность трансмиссии всегда под контролем индуктивных датчиков

Регулярная оценка рабочего состояния трансмиссии позволяет Вам избежать аварий, простоев и непредвиденных ремонтных работ. Специально для наблюдения за частотой вращения элементов трансмиссии предназначен датчик ВТИЮ. 7040. Частота вращения контролируемых элементов может составлять от 0 до 6000 Гц. При необходимости мы разрабатываем датчики под индивидуальные габариты.

Датчик готовится к выпуску.

Контролируйте частоту с помощью фотоэлектрических преобразователей

Определяйте частоту вращающегося объекта с помощью фотоэлектрического преобразователя «ТЕКО» OT NK21A-311P-11-L-F.

Принцип его работы в том, чтобы контролируемый объект или его деталь прерывала световой поток, излучаемый датчиком. Прерывание преобразуется в импульс на выходе датчика, который вы можете использовать для контроля частоты вращающегося диска или любой другой детали, совершающей обороты. Одному пересечению луча соответствует один выходной импульс, формируемый по окончанию прохождения затеняющего предмета.

Гарантия — 24 месяца

Мониторинг аварийных ситуаций с помощью тахометра

Для подсчёта и индикации количества действий в единицу времени, а также для выдачи управляющего сигнала при достижении заданной установки частоты предлагаем использовать тахометр ТХ1 РЗЩ.

Помимо постоянного мониторинга аварийных ситуаций (в системах контроля частоты вращения механизмов) Вы получаете:

Универсальность/взаимозаменяемость входных портов;
Функция «Слежение», управляющая выходным реле;
Непрерывная и динамичная индикация;
Программируемый коэффициент деления частоты входного сигнала;
Детектирование направления вращения при использовании двух сигналов;
Встроенный источник питания.

Гарантия на прибор — 24 месяца

Контроль частоты вращения зубчатого колеса обычным индуктивным датчиком

Задачу контроля частоты вращения зубчатого колеса можно решить с помощью обычного индуктивного датчика. Для этого нужно знать максимальную рабочую частоту оперирования датчика, частоту вращения зубчатого колеса и число его зубьев.
Для правильного определения рабочей частоты датчика необходимо определить частоту воздействия на него зубчатого колеса.

Решение возможно с помощью простой формулы:
m x n / 60= ƒ (Гц)
где m — число зубьев, а n — частота вращения об/мин.

Например, ВТИЮ.1605.

Ту же задачу с помощью индуктивных датчиков «ТЕКО» можно решать в специфических условиях эксплуатации. Например, возможно внедрение индуктивного датчика ISBm WC48S8-31N-1,5-250-LZR14-1H-V в редуктор для контроля частоты вращения вала. Датчик безотказно и долго работает в условиях непрерывной вибрации и попадания брызг масла. Это возможно за счет герметичного и вибростойкого корпуса. Таким образом с помощью индуктивного бесконтактного выключателя Вы предотвращаете вероятность аварии, которая может случиться из-за сбоя в скорости вращения вала.

Гарантия на прибор — 2,5 года

Датчик контроля частоты тягового двигателя — ISBt A27B8

Датчик ISBt A27B8 позволяет определять скорость вращения двигателя. Главное преимущество датчика — в возможности работать с высокой частотой переключения (до 10.000Гц) Именно эта характеристика позволяет использовать его с целью контроля частоты тягового двигателя. Однако, он применим и для контроля частоты других объектов.

Датчик контроля скорости вращения в общепромышленном исполнении

Бесконтактный датчик ВТИЮ.1345/1345-01 предназначен для контроля скорости вращения различных механизмов. Находит применение во взрывобезопасных условиях, где требуется контроль за минимальной скоростью, где есть риск самопроизвольного снижения скорости или проскальзывания. ВТИЮ.1345 может быть использован на цепных конвейерах, ковшовых элеваторах и других видах вращающихся и перемещающихся устройств.

Выключатель минимальной скорости контролирует частоту прохождений определенных металлических объектов перед чувствительным элементом. Если частота меньше установленного значения, значит, скорость снижена. Тогда выключатель изменяет состояние выходных контактов, тем самым отключая исполнительный механизм или включая сигнал тревоги. Пороговое значение скорости, при которой происходит срабатывание датчика, устанавливается регулировкой. 10-ти секундная задержка в момент запуска системы позволяет механизмам вернуться к рабочему режиму.

Корпус ВТИЮ. 1345 вандалоустойчивый.

Гарантия на прибор — 24 месяца

Датчики с увеличенной дальностью и высокой частотой оперирования

Для обнаружения объектов с высокой частотой вращения (например, зубчатой шестерни или других механизмов) используйте индуктивные датчики с повышенной (относительно базовых моделей датчиков) частотой оперирования. Например, частота переключения датчика ISN FC21A-31P-6-LS4 с номинальным зазором в 6 мм составляет 2000 Гц.

Высокая частота оперирования характерна не только для типовых датчиков «ТЕКО», но также для бесконтактных выключателей с увеличенным (относительно базового) расстоянием срабатывания.

Подберите нужные вам варианты датчиков с повышенной частотой оперирования. Например:

Пример встраимаевых датчиков в корпусе М12:

Типовое исполнение	С повышенной чувствительностью
ISB AC21A-31P-2-LZS4	ISB AC21A-31P-4-LZS4
Номинальный зазор — 2мм	Номинальный зазор — 4мм
Частота переключения — 3000 Гц	Частота переключения — 3000 Гц

Пример невстраиваемых датчиков в корпусе M8:

Типовое исполнение	С повышенной чувствительностью
ISN EC12B-31N-2,5-LS4	ISN EC14B-31N-4-LS4
Номинальный зазор — 2,5 мм	Номинальный зазор — 4мм
Частота переключения — 1300 Гц	Частота переключения — 1300 Гц

Сделайте заказ или проконсультируйтесь со специалистом отдела продаж
по телефону +7 (351) 729-82-00 или по адресу sale@teko-com. ru

Магнитные датчики Infineon для измерения скорости и положения

1 декабря 2020

Александр Русу (г. Одесса)

Номенклатура магнитных датчиков Infineon включает в себя дискретные датчики Холла для определения положения объекта или наличия движения, датчики для измерения угла поворота, датчики для измерения линейных перемещений, датчики для измерения скорости и датчики объемного магнитного поля со встроенными микроконтроллерами. Перечисленные датчики предназначены для применения как в автомобилестроении, так и в других отраслях промышленности.

Определение пространственного положения как устройства в целом, так и отдельных его частей, необходимо в охранных системах с контролем состояния окон и дверей, в бесколлекторных двигателях постоянного тока, где алгоритм формирования напряжений основан на информации о положении ротора, во многих бытовых приложениях. Несмотря на разнообразие типов датчиков, позволяющих вводить в электрическую схему информацию о положении того или иного объекта, в последнее время все популярнее становятся устройства, основанные на измерении напряженности внешнего магнитного поля.

Ключевыми преимуществами магнитных датчиков являются компактность, экономичность, а также отсутствие электрических и механических связей между измерительным элементом и контролируемым объектом. А если прибавить к этому высокую чувствительность, линейность, точность и стабильность в широком диапазоне рабочих температур, то становится очевидным, что даже простая замена датчиков других типов, например, оптических или механических, на магнитные положительно скажется на технических и эксплуатационных характеристиках многих приложений.

Учитывая рост спроса, компания Infineon предлагает разработчикам богатый выбор микросхем магнитных датчиков.

Принцип работы магнитных датчиков

В 1879 году Эдвин Холл обнаружил, что при помещении проводника с током в поперечное магнитное поле на его боковых сторонах появляется разность потенциалов, пропорциональная направлению и величине магнитной индукции, что является результатом воздействия силы Лоренца на движущиеся заряды (рисунок 1). До второй половины ХХ века этот эффект не находил практического применения, и только в 1960 году был представлен первый промышленный датчик, основанный на этом физическом явлении. С этого момента магнитные датчики начинают активно использоваться в технике, приобретая все большую популярность.

Рис. 1. Принцип работы датчика Холла

Поскольку сила Лоренца, а следовательно, и ЭДС Холла, напрямую связана с подвижностью зарядов, для повышения чувствительности активный элемент изготавливают из полупроводниковых материалов. Чаще всего используют кремний, однако существуют и приборы с активной зоной из германия, арсенида галлия, фосфида индия и других полупроводников. Форма и геометрические размеры чувствительного элемента зависят от конкретного назначения, поэтому существуют как плоские, так и объемные датчики, причем при производстве плоских элементов хорошо зарекомендовала себя технология вакуумного напыления проводящих слоев на диэлектрическую основу. Несмотря та то, что чувствительность и линейность измерительного элемента напрямую зависят от его размеров, на практике редко применяют датчики с объемом активного проводника больше 1 мм³, что делает эти приборы одними из самых миниатюрных.

Однако эффект Холла имеет и ряд недостатков, основными из которых являются относительно малая величина выходного напряжения, не превышающая 1000 мВ/Тл, и температурная нестабильность. Это вынуждает устанавливать операционный усилитель, чаще всего с элементами термокомпенсации, в непосредственной близости от места проведения измерений, поэтому на рынке чаще всего присутствуют готовые решения – микросхемы, содержащие все необходимые для работы узлы и требующие минимального количества внешних компонентов (рисунок 2).

Рис. 2. Структурные схемы простейших магнитных датчиков

Поскольку микросхема магнитного датчика фактически является самостоятельной измерительной системой-на-кристалле, то никто не запрещает производителям электронных компонентов расширять ее возможности, путем добавления различных узлов и модулей, улучшающих как технические характеристики, так и функциональность. Поэтому на рынке присутствуют как простые датчики с аналоговым или дискретным выходом, так и целые измерительные системы с собственными сигнальными процессорами и энергонезависимой памятью для хранения настроек, поддерживающие большинство распространенных интерфейсов передачи данных, в том числе USART, I²C и SPI. И, конечно же, в каталогах Infineon имеются специализированные датчики практически для всех стандартных инженерных задач, таких как измерение угла поворота, скорости вращения и многих других.

Дискретные датчики Холла (Switch/Latch Sensors)

Определение наличия или отсутствия какого-либо объекта является, с одной стороны, самой простой, а с другой – самой распространенной задачей. Именно поэтому сфера применения дискретных датчиков простирается от бытовых приборов до серьезных промышленных и автомобильных систем с наивысшим уровнем функциональной безопасности. Этим же объясняется и широкий ассортимент датчиков, предлагаемых компанией Infineon, которые отличаются как по электрическим (чувствительность, гистерезис, тип выхода и так далее), так и по эксплуатационным характеристикам (температурный диапазон, диапазон рабочих напряжений и прочее).

Чаще всего дискретные (одиночные) датчики Холла применяются:

для определения наличия или отсутствия какого-либо объекта, например, датчик закрытия двери в охранных системах;
для определения наличия движения, например, датчик скорости вращения вала электродвигателя;
для определения положения объекта, например, концевые датчики стеклоподъемников автомобилей или датчики положения ручки управления автоматической коробкой передач (рисунок 3).

Рис. 3. Два комплекта (для обеспечения функциональной безопасности) датчиков Холла для определения положения ручки управления АКПП

Принцип работы дискретных магнитных датчиков производства компании Infineon основан на классическом эффекте Холла: чувствительный элемент измеряет величину электромагнитной индукции, в зависимости от которой выход микросхемы переводится в уровень логического нуля либо логической единицы.

Существуют два основных типа датчиков, отличающихся алгоритмом изменения выходного сигнала (рисунок 4). В простых переключателях (Switch) активный уровень выходного сигнала на выходе микросхемы устанавливается, если индукция внешнего магнитного поля превышает определенную величину. При этом для возврата в исходное состояние достаточно, чтобы индукция внешнего поля всего лишь стала меньше порогового значения (с учетом гистерезиса). Полярность магнитного поля при этом может быть как определенной (Unipolar), так и неопределенной (Bipolar). Такие микросхемы идеально подходят для определения наличия или отсутствия каких-либо объектов, например, в концевых датчиках, датчиках открытия/закрытия двери, датчиках положения ротора электродвигателя и прочих.

Рис. 4. Принцип работы дискретных датчиков Холла

В дискретных датчиках с защелкой (Latch) переключение выходного сигнала происходит только при достижении индукцией внешнего магнитного поля определенных пороговых значений, причем уровень выходного сигнала при этом зависит от полярности внешнего поля. Другими словами, после установки на выходе, например, логической единицы датчик вернется в исходное состояние только после того, как внешнее магнитное поле поменяет свою полярность. Такие датчики идеальны для приложений с вращающимися элементами. Например, с помощью дискретного датчика с защелкой можно достаточно легко определить частоту вращения вала электродвигателя.

Отдельно следует отметить микросхемы, содержащие в одном корпусе два датчика Холла (Double Hall Switches), с помощью которых можно определить не только частоту, но и направление вращения вала электродвигателя. Одним из таких приборов является микросхема TLE4966 с двумя выходами (рисунок 5), на которых присутствуют сигналы как о скорости (Speed), так и о направлении (Direction) вращения вала электродвигателя.

Рис. 5. Принцип работы микросхемы TLE4966

Дискретные датчики производства компании Infineon делятся на три большие категории, отличающиеся областью применения. Для автомобильных приложений следует выбирать датчики с префиксом TLE, которые могут работать в диапазоне рабочих температур -40…170°С при напряжении питания 3,0…5,5 В или 3,0…32 В. Аналогичный диапазон питающих напряжений и у датчиков, маркированных префиксом TLI и предназначенных для промышленного использования, однако температурный диапазон у них меньше и составляет -40…125°С. Для остальных потребительских приложений лучше всего выбирать датчики с префиксами TLV, способные работать в диапазоне температур -40…125°С при напряжении питания 3,0…26 В.

Основным семейством дискретных датчиков, предлагаемых компанией Infineon, являются датчики TLx496x (таблица 1), которые могут выпускаться как в потребительском, так и в промышленном и автомобильном исполнениях. Отличительной особенностью данного семейства является широкий диапазон рабочих напряжений, составляющий 3…32 В с возможностью перенапряжения до 42 В, при собственном токе потребления, не превышающем 1,6 мА. Широкий диапазон чувствительности и рабочих температур делает эти датчики идеальными для широкого круга приложений, в том числе и для устройств с высоким уровнем функциональной безопасности: промышленного оборудования, лифтов, электроинструмента, автомобилей и многих других.

Таблица 1. Технические характеристики датчиков семейства TLx496x

Наименование	Тип	Индукция срабатывания, мТл	Индукция отпускания, мТл	Гистерезис, мТл	Автомо- бильные прило- жения	Промышлен- ные прило- жения	Корпус
TLE4961-1M/L	Latch	2,0	-2,0	4,0	+	+	SOT23/SSO-3-2
TLE4961-2M	Latch	5,0	-5,0	10,0	+	+	SOT23
TLE4961-3M/L	Latch	7,5	-7,5	15,0	+	+	SOT23/SSO-3-2
TLE4964-1M	Switch	18,0	12,5	5,5	+	+	SOT23
TLE4964-2M	Switch	28,0	22,5	5,5	+	+	SOT23
TLE4964-3M	Switch	12,5	9,5	3,0	+	+	SOT23
TLE4964-5M	Switch	7,5	5,0	2,5	+	+	SOT23
TLE4968-1M/L	Bipolar	1,0	-1,0	2,0	+	+	SOT23/SSO-3-2
TLE4961-5M	Latch	15,0	-15,0	30,0	+	+	SOT23
TLE4961-4M	Latch	10,0	-10,0	20,0	+	+	SOT23
TLE4964-4M	Switch	10,0	8,5	1,5	+	+	SOT23
TLE4964-6M	Switch	3,5	2,5	1,0	+	+	SOT23
TLV4964-1M	Switch	18,0	12,5	5,5	–	–	SOT23
TLV4964-2M	Switch	28,0	22,5	5,5	–	–	SOT23
TLI4961-1M/L	Latch	2,0	-2,0	4,0	–	+	SOT23/SSO-3-2
TLV4961-3M	Latch	7,5	-7,0	15,0	–	–	SOT23

Для приложений, требующих высокоточного определения позиции контролируемого объекта, компания Infineon рекомендует дискретные датчики семейства TLE/TLI4963/65-xM (таблица 2), отличающиеся малым уровнем джиттера, не превышающим 0,35 мкс. Микросхемы TLE/TLI4963/65-xM рассчитаны на использование в промышленных и индустриальных приложениях и могут работать в диапазоне питающих напряжений в диапазоне 3,0…5,5 В, потребляя при этом ток, не превышающий 1,4 мА.

Таблица 2. Технические характеристики датчиков семейства TLE/TLI4963/65-xM

Наименование	Тип	Индукция срабатывания, мТл	Индукция отпускания, мТл	Гистерезис, мТл	Автомобильные приложения	Промышленные приложения	Корпус
TLE4963-1M	Latch	2,0	-2,0	4,0	+	–	SOT23
TLE4963-2M	Latch	5,0	-5,0	10,0	+	–	SOT23
TLE4965-5M	Unipolarswitch	7,5	5,0	2,5	+	–	SOT23
TLI4963-1M	Latch	2,0	-2,0	4,0	–	+	SOT23
TLI4963-2M	Latch	5,0	-5,0	10,0	–	+	SOT23
TLI4965-5M	Unipolarswitch	7,5	5,0	2,5	–	+	SOT23

В отличие от предыдущих серий дискретных датчиков, выпускаемых в SMD-корпусах, семейство TLV496x-xTA/B (таблица 3) рассчитано на использование в потребительской технике и выпускается в корпусах, предназначенных для монтажа в отверстия. Микросхемы имеют широкий диапазон рабочий напряжений, составляющий 3…26 В, при токе потребления, не превышающем 1,6 мА.

Таблица 3. Технические характеристики датчиков семейства TLV496x-xTA/B

Наименование	Тип	Индукция срабатывания, мТл	Индукция отпускания, мТл	Гистерезис, мТл	Корпус
TLV4961-1TA	Latch	2,0	-2,0	4,0	TO92S-3-1
TLV4961-1TB	Latch	2,0	-2,0	4,0	TO92S-3-2
TLV4961-3TA	Latch	7,5	-7,5	15,0	TO92S-3-1
TLV4961-3TB	Latch	7,5	-7,5	15,0	TO92S-3-2
TLV4964-4TA	Unipolarswitch	10,0	8,5	1,5	TO92S-3-1
TLV4964-4TB	Unipolarswitch	10,0	8,5	1,5	TO92S-3-2
TLV4964-5TA	Unipolarswitch	7,5	5,0	2,5	TO92S-3-1
TLV4964-5TB	Unipolarswitch	7,5	5,0	2,5	TO92S-3-2
TLV4968-1TA	Latch	1,0	-1,0	2,0	TO92S-3-1
TLV4968-1TB	Latch	1,0	-1,0	2,0	TO92S-3-2

Для приложений, требующих определения не только скорости, но и направления вращения роторов электродвигателей, предназначены датчики линейки TLE4966 (таблица 4), содержащие в одном корпусе два датчика Холла, расположенных на расстоянии 1,45 мм. Микросхемы TLE4966 удовлетворяют требованиям AEC-Q100 и могут использоваться, в том числе, в автомобильных приложениях.

Таблица 4. Технические характеристики датчиков семейства TLE4966

Наименование	Тип	Индукция срабатывания, мТл	Индукция отпускания, мТл	Гистерезис, мТл	Корпус
TLE4966K/L	Double Hall, speed and direction output	7,5	-7,5	15	TSOP6/SSO-4-1
TLE4966-2K	Double Hall, two independent outputs	7,5	-7,5	15	TSOP6
TLE4966-3K	Double Hall, speed and direction output	2,5	-2,5	5	TSOP6
TLE4966V-1K	Vertical double Hall, speed and direction output	2,5	-2,5	5	TSOP6

Датчики угла поворота (Angle Sensors)

Измерение угла поворота вращающегося объекта необходимо в таких приложениях как электродвигатели, рулевые колонки автомобилей, разнообразное промышленное оборудование, робототехника, мехатронные системы, а также во многих других. От точности и надежности этих приборов во многом зависят как безопасность, так и качество работы большинства автоматизированных систем, поэтому неудивительно, что многие производители электронных компонентов ведут активные поиски новых методов как измерения положения измеряемого объекта, так и обработки полученных результатов.

Первоначально для измерения угла поворота применялись датчики на классическом эффекте Холла с аналоговым выходом, преимуществами которых, помимо традиционных для большинства магнитных приборов компактности и экономичности, являются безынерционность ввиду отсутствия магнитного гистерезиса и возможность работы в широком диапазоне уровней магнитных полей. Однако невысокая точность не позволила их использовать в прецизионных системах и заставила искать новые подходы к проведению измерений. Именно поэтому современные датчики угла поворота практически не используют данный принцип, а вычисляют положение внешнего магнита с помощью более точных методов измерения магнитосопротивления чувствительного элемента.

Одними из первых появились датчики, измеряющие величину анизотропного магнитосопротивления (Anisotropic Magneto Resistance, AMR). Основным отличием их от датчиков Холла является ориентация внешнего магнитного поля, силовые линии которого теперь должны быть направлены не перпендикулярно, а параллельно плоскости свободного (измерительного) слоя (Free Layer, FL), как показано на рисунке 6. Ключевым преимуществом AMR-датчиков является повышенная по сравнению с датчиками Холла чувствительность, а также малый уровень джиттера. Однако для многих прецизионных приложений этой точности все же недостаточно, к тому же AMR-датчики в принципе не способны определить полярность внешнего магнитного поля, из-за чего максимальное значение измеряемого угла ограничено 180°.

Рис. 6. Принцип работы магнитных датчиков для измерения угла поворота

Устранить эти недостатки удалось путем введения дополнительного опорного магнитного слоя (Reference Layer, RL), изолированного от внешнего магнитного поля немагнитным промежутком (Non Magnetic Layer, NML). Это привело к появлению условий для возникновения гигантского магнитосопротивления (Giant Magneto Resistance, GMR) в случае, когда магнитная ориентация свободного слоя, определяемая внешним магнитным полем, оказывается направленной навстречу жестко заданной магнитной ориентации опорного слоя. Датчики на основе гигантского магнитосопротивления отличаются повышенной чувствительностью и способны отследить любое положение внешнего объекта, поскольку их рабочий диапазон измерения угла равен 360°. К недостаткам GMR-датчиков можно отнести ограниченный диапазон индукции внешнего магнитного поля, который для большинства моделей не должен превышать 100 мТл.

Дальнейшие исследования в этой области привели к созданию в 2014 году нового поколения датчиков, в основе работы которых лежит измерение туннельного магнитосопротивления (Tunneling Magneto Resistance, TMR). Структура чувствительных элементов на основе измерения TMR аналогична структуре GMR-приборов и так же содержит два магнитных слоя (свободный и опорный), разделенных туннельным барьером (Tunnel Barrier, TB). Основное отличие этих методов заключается в направлении протекания тока, используемого для измерения сопротивления, который теперь направлен не вдоль, а поперек многослойной структуры.

Ключевым преимуществом датчиков на основе измерения туннельного магнитосопротивления является ультравысокая чувствительность. Выходной сигнал датчиков на основе TMR приблизительно в 20 раз выше, чем у AMR-датчиков и в шесть раз выше, чем у GMR-аналогов. Кроме этого, TMR-датчики отличаются высокой стабильностью, меньшим температурным дрейфом и меньшей скоростью старения.

Для точного определения угла поворота обычно используют восемь чувствительных элементов – магниторезисторов с разной ориентацией магнитных моментов опорных слоев относительно корпусов приборов (рисунок 7). Эти элементы, соединенные в два измерительных моста, под действием внешнего магнитного поля формируют два основных сигнала: синусный и косинусный, являющиеся основной для последующих математических вычислений.

Рис. 7. Принцип измерения угла поворота

Для критически важных приложений с высоким уровнем функциональной безопасности, например, для автомобильной техники, необходимо обязательное дублирование критически важных компонентов. Поскольку датчики угла поворота могут использоваться, например, в системах рулевого управления, отказ которых может привести к неконтролируемому движению транспортного средства и возможным человеческим жертвам, они должны соответствовать требованиям ISO 26262, в том числе и самого жесткого уровня ASIL-D. Этим требованиям полностью отвечают микросхемы, содержащие два независимых датчика, расположенные с двух сторон подложки на расстоянии, не превышающем 600 мкм (рисунок 8). Такое расположение позволяет упростить конструкцию рулевого устройства и формировать два независимых комплекта практически одинаковых сигналов с помощью единственного ферритового магнита, поскольку при столь малом расстоянии между датчиками напряженность измеряемого поля будет практически одинакова.

Рис. 8. Конструкция микросхем с двумя независимыми датчиками, расположенными по обе стороны подложки

Однако такое расположение датчиков внутри микросхемы вовсе не обязательно, поскольку для соответствия требованиям ISO 26262 важно, чтобы датчики и их выходные сигналы были электрически изолированы и независимы. Несмотря на то, что микросхема TLE5501 содержит два одинаковых датчика, смонтированные на одной стороне подложки, она соответствует требованиям ISO 26262, поскольку они электрически никак не связаны между собой (рисунок 9).

Рис. 9. Электрическая схема и пример использования микросхемы TLE5501

Анализируя номенклатуру датчиков угла поворота производства Infineon (таблица 5, рисунок 10), можно отметить, что большинство из них использует технологию GMR, хотя есть и модели с технологией AMR (TLE5109A16), а также одна микросхема (TLE5309D), содержащая два датчика, которые выполнены по разным технологиям (AMR и GMR). Поскольку измерение TMR остается относительно новым подходом в построении датчиков, ассортимент этих приборов пока невелик, однако можно предположить, что именно эта технология в ближайшем будущем станет доминирующей, поскольку требования к точности проведения измерений с каждым годом только растут.

Рис. 10. Номенклатура датчиков угла поворота Infineon

Таблица 5. Технические характеристики датчиков угла поворота Infineon

Наименование	Технология	Расположение датчиков на подложке	Интерфейс выходов Sin/Cos	Интерфейс аналогового выхода	Дополни- тельные интер- фейсы	Точность	Корпус
TLE5009	GMR	С одной стороны	Аналоговый	–	–	0,9	DSO-8
TLE5009A16(D)	GMR	С двух сторон	Аналоговый	–	–	1,0	TDSO-16
TLE5011	GMR	С одной стороны	SSC (SPI)	–	–	1,6	DSO-8
TLI5012B	GMR	С одной стороны	SSC (SPI)	SSC (SPI)	PWM/IIF/ SPC/HSM	1,9	DSO-8
TLE5012B(D)	GMR	С одной или с двух сторон	SSC (SPI)	SSC (SPI)	PWM/IIF/ SPC/HSM	1,0	DSO-8/ TDSO-16
TLE5014C16(D)*	GMR	С одной или с двух сторон	–	SPC	–	1,0	TDSO-16
TLE5014P16(D)*	GMR	С одной или с двух сторон	–	PWM	–	1,0	TDSO-16
TLE5014S16(D)*	GMR	С одной или с двух сторон	–	SENT	–	1,0	TDSO-16
TLE5014SP16(D)*	GMR	С одной или с двух сторон	–	SPI	–	1,0	TDSO-16
TLE5109A16(D)	AMR	С одной или с двух сторон	Аналоговый	–	–	0,5	TDSO-16
TLE5309D	AMR + GMR	С двух сторон	Аналоговый	SSC (SPI)	–	0,5 (AMR), 1,0 (GMR)	TDSO-16
TLE5501*	TMR	С одной стороны	Аналоговый	–	–	1,0	DSO-8
* – соответствует ISO 26262.

Датчики Холла для измерения линейных перемещений (Linear Hall Sensors)

Во многих приложениях возникает задача определения положения объекта, перемещающегося по некоторой траектории, которая совсем не обязательно должна быть прямолинейной. Контролируемым объектом может быть, например, педаль или рулевая колонка автомобиля, дроссельная заслонка топливной системы двигателя внутреннего сгорания (рисунок 11), линейный привод промышленного робота, шток измерителя уровня жидкости и многие другие приложения, содержащие движущиеся части, положение которых может принимать любое значение в некотором ограниченном пространстве.

Рис. 11. Конфигурация магнитного поля магнитного датчика для определения положения дроссельной заслонки двигателя автомобиля

Очевидно, что в подобных приложениях необходимо измерять абсолютное значение магнитного поля, зависящее как от величины индукции внешнего магнита, так и от расстояния между ним и датчиком. А это означает, что данные системы должны иметь возможность калибровки, с помощью которой можно точно учесть все специфические особенности конкретного узла. Именно поэтому большинство линейных датчиков производства компании Infineon (таблица 6) кроме измерительной части содержат узлы для обработки результатов измерений с учетом поправочных коэффициентов, хранящихся во встроенной энергонезависимой памяти (рисунок 12).

Рис. 12. Структурная схема датчиков TLE4998

Таблица 6. Технические характеристики линейных датчиков Infineon

Наименование	Чувствительность	Индукция отсечки, мкТл	Напряжение питания (расширенный диапазон), В	Автомо- бильное исполне- ние	Интерфейс	Корпус
TLE4997	±12,5…±300 мВ/мТл	< ±400	5 ±10% (7)	+	Аналоговый	SSO-3-10, TDSO-8
TLE4998P	±0,2…±6 %/мТл	< ±400	5 ±10% (16)	+	PWM	SSO-3-10, SSO-4-1, SSO-3-9, TDSO-8
TLE4998S	±8,2…±245 LSB/мТл	< ±400	5 ±10% (16)	+	SENT	SSO-3-10, SSO-4-1, SSO-3-9, TDSO-8
TLE4998C	±8,2…±245 LSB/мТл	< ±400	5 ±10% (16)	+	SPC	SSO-3-10, SSO-4-1, SSO-3-9, TDSO-8

Датчики для измерения скорости (Speed Sensors)

Измерения скорости движения или вращения необходимы для нормальной и безопасной работы самых различных силовых агрегатов. Например, датчики скорости используются в автоматических коробках передач, спидометрах, системах, предотвращающих блокировку колес и в других автомобильных и промышленных приложениях. В современных автомобилях датчики скорости, контролирующие работу трансмиссии, совместно с датчиками давления позволяют бортовому компьютеру поддерживать такой режим работы двигателя, при котором обеспечивается минимальный уровень выбросов углекислого газа.

Принцип измерения скорости заключается в подсчете количества импульсов за определенный промежуток времени, формируемых с помощью магнитного датчика, расположенного в непосредственной близости от специального зубчатого колеса или многополюсного магнита (рисунок 13). В качестве чувствительного элемента в магнитных датчиках скорости могут применяться классические элементы Холла или узлы, основанные на измерении гигантского магнитного сопротивления (GMR). В критически важных приложениях, работающих в жестких условиях, в том числе и в приложениях с высоким уровнем электромагнитных помех, магнитные датчики скорости могут выпускаться с интегрированными конденсаторами, позволяющими, кроме всего прочего, уменьшить размеры измерительной системы за счет меньшего количества внешних компонентов.

Рис. 13. Принцип измерения скорости вращения с помощью магнитных датчиков

Одним из самых популярных датчиков скорости, предлагаемых компанией Infineon, является микросхема TLE4922 (рисунок 14), представляющая собой простое и экономичное решение, прекрасно подходящее как для автомобильных, так и для промышленных применений. При использовании ненамагниченных зубчатых шестеренок с противоположной от колеса стороны микросхемы необходимо устанавливать постоянный магнит, в качестве которого, благодаря адаптивно изменяемой величине гистерезиса и наличию механизма калибровки, можно использовать недорогие объемные магниты, индукция которых может колебаться в широких пределах. Кроме этого, TLE4922 обеспечивают превосходную точность измерений в широком диапазоне величин воздушных зазоров, а также в условиях сильной вибрации и электромагнитных помех.

Рис. 14. Структурная схема и пример использования микросхемы TLE4922

Более сложной моделью магнитных датчиков скорости, производимых компанией Infineon, является микросхема TLE4929 (рисунок 15) – активный датчик Холла, идеально подходящий для измерения скорости вращения коленчатых валов автомобильных двигателей, а также для сходных автомобильных или промышленных применений. Ключевыми преимуществами TLE4929 являются высокая точность, малый уровень джиттера, а также два интегрированных конденсатора, позволяющих микросхеме работать в сложной электромагнитной обстановке.

Рис. 15. Структурная схема микросхемы TLE4929

Благодаря наличию трех интегрированных датчиков Холла переключение TLE4929 происходит строго в момент, когда датчик находится возле центра зубца измерительной шестерни, что обеспечивает независимость результатов измерения от направления вращения контролируемого вала. Возможность программирования данной микросхемы с сохранением настроек в энергонезависимой памяти позволяет эффективно адаптировать ее под конкретные значения индукции используемых магнитов и величин воздушных зазоров.

Датчики объемного магнитного поля (3D Magnetic Sensors)

До недавнего времени измерения магнитного поля по одной, максимум двум координатам для большинства приложений было вполне достаточно. Однако в связи с бурным развитием микропроцессорных систем и робототехники появилась возможность (и потребность) в более сложном пространственном позиционировании. Отвечая на это, компания Infineon разработала магнитные датчики, способные измерять величину магнитной индукции по трем координатам, а значит – определять пространственное положение контролируемого магнита.

В общем случае для этого необходимы три чувствительных элемента, например, на основе эффекта Холла, ориентированные в пространстве соответствующим образом, и комплект специализированных аппаратных и программных узлов, обеспечивающий обработку полученных сигналов (рисунок 16). Очевидно, что из-за повышенной сложности данной задачи обработку сигналов проще всего проводить с помощью цифровых методов, поэтому все 3D-датчики производства компании Infineon содержат интегрированный микроконтроллер, обеспечивающий обработку оцифрованных сигналов с передачей результатов вычислений по одному из широко используемых интерфейсов.

Рис. 16. Принцип работы датчиков объемного магнитного поля

Одним из таких решений являются датчики TLx493D (таблица 7), обеспечивающие точное трехмерное позиционирование с обнаружением линейных, вращательных и трехмерных перемещений. Благодаря компактному 6-выводному корпусу и ультрамалому энергопотреблению микросхемы TLx493D могут использоваться в широком спектре практических приложений и заменить традиционные резистивные и оптические датчики, не имевшие до недавнего времени аналогов в этой сфере (рисунок 17).

Рис. 17. Пример применения датчиков объемного магнитного поля

Таблица 7. Технические характеристики 3D-датчиков Infineon

Модель	Диапазон рабочих температур, °C	Соответст- вие требова- ниям	Линейный диапазон магнитного поля, мТл	Разреше- ние, мкТл/LSB	Ток потребления	Частота измерений	Корпус
TLV493D-A1B6	-40…125	JESD47	±130 (тип.)	98	7 нА…3,7 мА	10 Гц…3,3 кГц	TSOP6
TLI493D-A2B6	-40…105	JESD47	±160 (мин.), ±100 (мин.)	130 (65)	7 нА…3,7 мА	10 Гц…3,3 кГц	TSOP6
TLE493D-A2B6	-40…125	AEC-Q100	±160 (мин. )	130 (65)	7 нА…3,3 мА	10 Гц…8,4 кГц	TSOP6
TLE493D-W2B6 A0	-40…125	AEC-Q100	±160 (мин.), ±100 (мин.)	130 (65)	7 нА…3,3 мА	0,05 Гц…8,4 кГц	TSOP6
TLE493D-W2B6 A1
TLE493D-W2B6 A2
TLE493D-W2B6 A3

Заключение

Магнитные датчики Infineon перекрывают большинство практических приложений, начиная от простых устройств с минимальным уровнем автоматизации и заканчивая сложными промышленными и автомобильными системами с наивысшими требованиями к функциональной безопасности. Очевидно, что столь высокий уровень выпускаемой продукции был бы просто невозможен без тщательной проработки каждого узла предлагаемых микросхем на этапах проектирования и производства. Компания Infineon продолжает оставаться одним из лидеров в области магнитных датчиков, обеспечивая производителей качественной продукцией, выполненной по самым современным технологиям.

•••

Наши информационные каналы

Датчики углового положения — виды и принципы действия

Точное определение угла поворота вала — одна из главных задач, стоящих перед конструкторами, разрабатывающими электроприводы, станки с ЧПУ и различные роботизированные комплексы. Датчики поворота обеспечивают обратную связь с исполнительными механизмами, позволяя реализовывать сложные алгоритмы управления. Датчики угла поворота могут работать на различных физических принципах и обладать различными характеристиками. В этом обзоре я постараюсь понятно изложить информацию о наиболее часто используемых датчиках.

На сегодняшний день можно выделить несколько видов датчиков угла поворота, активно использующихся в промышленности. В первую очередь датчики угла поворота различны по физическим принципам действия: резистивные, индуктивные, магнитные и оптикоэлектронные. Далее датчики разделяются по диапазону измеряемых углов, на неполнооборотные, однооборотные и многооборотные. Также датчики различаются по возможности однозначного определения положения после включения питания — на инкрементальные и абсолютные.

Резистивные (потенциометрические) датчики углового положения

Резистивные — самый простой по реализации датчик, представляющий из себя поворотный переменный резистор, например такой как на фото ниже:

Это вариант а-ля Советский Союз, дешево и сердито. Из недостатков — линейность характеристики выходного сигнала мягко говоря, хромает. Точность зависит от наличия помех и качества АЦП, диапазон измеряемого угла в пределах 240-310 градусов. Однако на рынке есть и профессионалльные потенциометрические датчики, в том числе и многооборотные. На фото ниже — потенциометрический датчик Burster 8820.

Такие датчики являются профессиональными изделиями — корпус с классом защиты IP 65, нелинейность не более 0,5 %, ресурс 100х10⁶циклов, малый момент реакции, делают возможным применение таких датчиков в весьма ответственных установках. Чувствительный элемент таких датчиков обычно выполняется из износостойкого пластикового резистивного элемента, в качестве контактов ползунка используются многоточечные позолоченные контакты. Температура эксплуатации датчиков 8820 от -55 ^oС до 100 ^oС, скорость вращения вала до 600 об/мин. К ограничениям потенциометрических датчиков можно отнести небольшой диапазон угла поворота — обычно до 360 градусов. Хотя имеются и многооборотные датчики, например BOURNS 3590S. Рабочий диапазон этого датчика составляет 10 оборотов, что при цене в районе 4 долларов делает его очень популярным в среде радиолюбителей и электроников.

Индуктивные датчики углового положения

Индуктивные датчики углового положения в при ближайшем рассмотрении чаще всего оказываются не совсем угловыми. В таких датчиках вращение сначала преобразовывается в линейное перемещение металлического либо ферритового сердечника внутри специально сконструированной катушки индуктивности. Выходной сигнал, снимаемый с выходов катушки, изменяется в зависимости от положения сердечника.

Благодаря простоте изготовления при достаточной точности и высокой надежности, индуктивные датчики получили широкое распространение на территории бывшего Советского союза, и успешно работают на многих российских объектах до сих пор. Это известный любому инженеру КИП старой закалки датчик типа БСПТ-10М (блок сигнализаторов положения токовый):

Этот датчик выдает нормализованный токовый сигнал 4..20 мА, а также имеет 4 настраиваемых концевых выключателей. Основным недостатком этого датчика является большое время отклика, в связи с чем его нельзя использовать для измерения в случае быстро изменяющейся скорости и направления вращения, так как сигнал будет выдаваться с задержкой.

Оптикоэлектронные датчики углового положения (энкодеры)

Оптикоэлектронные датчики углового положения чаще называют энкодерами. Оптикоэлектронный энкодер представляет собой в простейшем случае стеклянный либо пластиковый диск с прозрачными окнами, помещенный между светодиодом и фототранизистором. Это один из самых распространенных датчиков положения в мире — в каждой компьютерной мыши колесико представляет собой именно энкодер.

В зависимости от расположения прорезей и количества фотодатчиков, оптические энкодеры могут быть инкрементальными либо абсолютными. Инкрементальный энкодер не может однозначно определить начальное положение вала, в отличии от абсолютного энкодера — комбинация прорезей, а следовательно комбинация включения фотодатчиков, однозначно определяет положение абсолютного энкодера в любой момент времени.

Слева (голубой) диск инкрементального энкодера, 2 фотодатчика и «сдвинутые» прорези позволяют опредеить направление вращения вала. Справа (зеленый) диск абсолютного энкодера. В приведенном примере это 3-х битный абсолютный энкодер, с прорезями на диске соответствующих коду Грея. Абсолютный энкодер позволяет определить точное угловое положение вала в любой момент.

Магнитные энкодеры

Магнитные энкодеры в своей основе имеют датчики Холла. Конструктивно магнитные энкодеры чаще всего бывают двух видов — с использованием магнитного кольца либо с использованием цилиндрического магнита. Энкодеры с использованием магнитного кольца используются в тормозных системах автомобилей в качестве датчика антиблокировочной системы.

В энкодерах с применением цилиндрического магнита используются магниты с диаметральной поляризацией. Ярким примером таких энкодеров являются датчики, построенные на основе специализированных микросхем австрийской компании AMS (Austria MicroSystems). Микросхемы AS представляют собой два датчика Холла, помещенные в одном корпусе и повернутых на 90 градусов относительно друг друга. Магнитные энкодеры AMS обладают высокой точностью (до +-0,5 градуса) и возможностью измерений на высокой скорости вращения — до 30000 оборотов в минуту. В линейке микросхем имеются модели со встроенным счетчиком оборотов, которые при определенных схемотехнических решениях можно использовать в качестве многооборотных абсолютных энкодеров. Также одной из отличительных черт продукции AMS является наличие режимов пониженного и сверхнизкого энергопотребления, что делает продукцию привлекательной для применения в сфере «интернета вещей».

возвращение квадратурных энкодеров / Хабр

Это уже третья статья, рассказывающая о квадратурных декодерах, на сей раз с применением к управлению бесколлекторными двигателями.
Задача: есть обычный китайский бесколлекторник, нужно его подключить к контроллеру Copley Controls 503. В отличие от копеечных коптерных контроллеров, 503й хочет сигнал с датчиков холла, которых на движке нет. Давайте разбираться, для чего нужны датчики и как их ставить.
В качестве иллюстрации я возьму очень распространённый двигатель с двенадцатью катушками в статоре и четырнадцатью магнитами в роторе. Вариантов намотки и количества катушек/магнитов довольно много, но суть всегда остаётся одной и той же. Вот фотография моего экземпляра с двух сторон, отлично видны и катушки, и магниты в роторе:

Чтобы было ещё понятнее, я нарисовал его схему, полюса магнитов ротора обозначены цветом, красный для северного и синий для южного:

На датчики холла пока не обращайте внимания, их всё равно нет 🙂

Что будет, если подать плюс на вывод V, а минус на вывод W (вывод U не подключаем ни к чему)? Очевидно, будет течь ток в катушках, намотанных зелёным проводом. Катушки намотаны в разном направлении, поэтому верхние две катушки будут притягиваться к магнитам 1 и 2, а нижние две к магнитам 8 и 9. Остальные катушки и магниты в такой конфигурации роли практически не играют, поэтому я выделил именно магниты 1,2,8 и 9. При такой запитке мотора он очевидно крутиться не будет, и будет иметь семь устойчивых положений ротора, равномерно распределённых по всей окружности (левая верхняя зелёная катушка статора может притягивать магниты 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13).

Давайте записывать наши действия вот в такую табличку:

Угол поворота ротора	U	V	W
0°	n.c.	+	—

А что будет, если теперь подать плюс на U и минус на W? Красные катушки притянут к себе магниты 3,4,10 и 11, таким образом чуть-чуть повернув ротор (я по-прежнему выделяю магниты, за которые ротор тянет):

Давайте посчитаем, на сколько повернётся ротор: между щелями магнитов 1-2 и 3-4 у нас 51. 43° (=360°*2/7), а между соответствующими щелями в статоре 60° (=360°/12*2). Таким образом, ротор провернётся на 8.57°. Обновим нашу табличку:

Угол поворота ротора	U	V	W
8.57°	+	n.c.	—

Теперь сам бог велел подать + на U и — на V!

Угол поворота ротора	U	V	W
17.14°	+	—	n.c.

Теперь опять пора выровнять магниты с зелёными катушками, поэтому подаём напряжение на них, но красный и синий магниты поменялись местами, поэтому теперь нужно подать обратное напряжение:

Угол поворота ротора	U	V	W
25.71°	n.c.	—	+

C оставшимися двумя конфигурациями всё ровно так же:

Угол поворота ротора	U	V	W
34. 29°	—	n.c.	+

Угол поворота ротора	U	V	W
42.85°	—	+	n.c.

Если мы снова повторим самый первый шаг, то наш ротор провернётся ровно на одну седьмую оборота. Итак, всего у нашего мотора три вывода, мы можем подать напряжение на два из них шестью разными способами 6 = 2*C²₃, причём мы их все уже перебрали. Если подавать напряжение не хаотично, а в строгом порядке, который зависит от положения ротора, то двигатель будет вращаться.

Запишем ещё раз всю последовательность для нашего двигателя:

Угол поворота ротора	U	V	W
0°	n.c.	+	—
8.57°	+	n.c.	—
17. 14°	+	—	n.c.
25.71°	n.c.	—	+
34.29°	—	n.c.	+
42.86°	—	+	n.c.

Есть один нюанс: у обычного коллекторного двигателя за переключение обмоток отвечают щётки, а тут нам надо определять положение ротора самим.
Теперь давайте поставим три датчика холла в те чёрные точки, обозначенные на схеме. Давайте договоримся, что датчик выдаёт логическую единицу, когда он находится напротив красного магнита. Всего существует шесть (сюрприз!) возможных состояний трёх датчиков: 2³ — 2. Всего возможных состояний 8, но в силу расстояния между датчиками они не могут все втроём быть в логическом нуле или в логической единице:

Обратите внимание, что они генерируют три сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 1/3 периода. Кстати, электрики используют слово градусы, говоря про 120°, чем окончательно запутывают нубов типа меня. Если мы хотим сделать свой контроллер двигателя, то достаточно читать сигнал с датчиков, и соответственно переключать напряжение на обмотках.

Для размещения датчиков я использовал вот такую платку, дизайн которой взял тут. По ссылке лежит проект eagle, так что я просто заказал у китайцев сразу много подобных платок:

Эти платки несут на себе только три датчика холла, больше ничего. Ну, по вкусу можно поставить конденсаторы, я не стал заморачиваться. Очень удобно сделаны длинные прорези для регулировки положения датчиков относительно статора.

Постойте, но ведь это очень похоже на квадратурный сигнал с обычного инкрементального энкодера!

Ещё бы! Единственная разница, что инкрементальные энкодеры дают два сигнала, сдвинутые друг относительно друга на 90°, а у нас три сигнала, сдвинутые на 120°. Что будет, если завести любые два из них на обычный квадратурный декодер, например, той же самой синей таблетки? Мы получим возможность определять положение вала с точностью до четырёх отсчётов на одну седьмую оборота, или 28 отсчётов на оборот.

Если вы не поняли, о чём я, прочтите принцип работы квадратурного декодера в первой статье.

Я долго думал, как же мне использовать все три сигнала, ведь у нас происходит шесть событий на одну седьмую оборота, мы должны иметь возможность получить 42 отсчёта на оборот. В итоге решил пойти грубой силой, так как синяя таблетка имеет кучу аппаратных квадратурных декодеров, поэтому я решил в ней завести три счётчика:

Видно, что при каждом событии у нас увеличиваются два из них, поэтому сложив три счётчика, и поделив на два, мы получим равномерно тикающий определитель положения вала, с точностью до 6*7 = 42 отсчёта на оборот!

Вот так выглядит макет подключения датчиков Холла к синей таблетке:

В некоторых приложениях (например, для коптеров) все эти заморочки не нужны. Контроллеры пытаются угадать происходящее с ротором по току в катушках. С одной стороны, это меньше заморочек, но с другой стороны, иногда приводит к проблемам с моментом старта двигателя, поэтому слабоприменимо, например, в робототехнике, где нужны околонулевые скорости.

Давайте попробуем запитать наш движок от обычного китайского коптерного ESC (electronic speed controller).

Мой контроллер хочет на вход PPM сигнал: это импульс с частотой 50Гц, длина импульса задаёт обороты: 1мс — останов, 2мс — максимально возможные обороты (считается как KV двигателя * напряжение).

Вот здесь я выложил исходный код и кубовские файлы для синей таблетки. Таймер 1 генерирует PWM для ESC, таймеры 2,3,4 считают соответствующие квадратурные сигналы. Поскольку в прошлой статье я крайне подробно расписал, где и что кликать, то здесь только даю ссылку на исходный код.

На вход моему ESC я даю пилообразное задание скорости, посмотрим, как он его отработает. Вывод синей таблетки лежит тут, а код, который рисует график, тут.

Поскольку у меня двигатель имеет номинал 400KV, а питание я подал 10В, то максимальные обороты должны быть в районе 4000 об/мин = 419 рад/с. Ну а вот и график подоспел:

Видно, что реальные обороты соответствуют заданию весьма приблизительно, что терпимо для коптеров, но совершенно неприменимо во многих других ситуациях, почему, собственно, я и хочу использовать более совершенные контроллеры, которым нужны сигналы с датчиков холла. Ну и бонусом я получаю угол поворота ротора, что бывает крайне полезно.

Я провёл детство в обнимку с этой книжкой, но раскурить принципы работы бесколлекторников довелось только сейчас.

Оказывается, что шаговые моторы и вот такое коптерные моторчики — это (концептуально) одно и то же. Разница лишь в количестве фаз: шаговики (обычно, бывают исключения) управляются двумя фазами, сдвинутыми на 90°, а бесколлекторники (опять же, обычно) тремя фазами, сдвинутыми на 120°.

Разумеется, есть и другие, чисто практические отличия: шаговики рассчитаны на увеличение удерживающего момента и повторяемость шагов, в то время как коптерные движки на скорость и плавность вращения, что сказывается на количестве обмоток, подшипниках и т.п. Но в итоге обычный бесколлекторник можно использовать в шаговом режиме, а шаговик в постоянном вращении, управление у них будет одинаковым.

Update: красивая анимация от Arastas:

Скорости, Заднего и Холостого Хода, Холла, Дросселя Или Концевой Выключатель Дроссельной Заслонки

Вот уже на протяжении 30 лет автомобили начинают становиться всё более и более развитыми в плане электроники. Эта тенденция ярко прослеживается в использовании указательных и оповестительных систем в конструкции машин. Казалось бы, ещё 20 лет назад датчики на карбюраторе, моторе и даже фарах или указатели стабильности отлива масла из картера были чем-то диковинным и непонятным, а сегодня они уже вплотную используются практически на каждом средстве передвижения. Подобные узлы зачастую докучают автовладельцам, но их наличие в целом упрощает эксплуатацию автомобиля и его ремонт в случае какой-либо неисправности. Более подробно о разных видах датчиков и указателей на современных машинах поговорим в представленном ниже материале.

Датчик в конструкции автомобиля – что это?

Датчик или указательный узел – это составляющая конструкции автомобиля, которая предназначена для проверки конкретного узла агрегата или их группы на предмет работоспособности и нормального функционирования. Работа самого датчика устроена таким образом, что при включении электросети машины, он посредством заложенного алгоритма проверяет деталь, за которую он ответственен, на то, правильно ли она работает, может ли в полной мере выполнять свои функции и требует ли ремонта. Если имеет место некоторая проблема с узлом, то его датчик передаст сигнал на консоль автомобиля, где высветится соответствующая иконка, и с большей долей вероятности запретит запуск мотора.

Подобная организация работы датчиков, на первый взгляд, очень удобна для автомобилистов, ведь они получают возможность узнать о всевозможных поломках своего транспортного средства, лишь повернув ключ в замке зажигания. Однако в реальности ситуация не столь гладкая. Дело в том, что в некоторых моделях машин система датчиков настроена чересчур педантично, и даже не работающий поворотник не позволит запустить мотор. Безусловно, подобная проблема имеет решения, однако само по себе её наличие достаточно печально для многих автолюбителей.

В любом случае, датчики – это неотъемлемая часть современных машин, поэтому принять такие детали стоит как должное.

Несмотря на свои недостатки, положительных характеристик указательные узлы имеют больше. Это довольно-таки хорошо как для водителей, так и для других участников движения, ведь никому не хочется попасть в аварию из-за невозможности, к примеру, торможения. Именно наличие датчиков в конструкции авто позволяет нейтрализовать подобные риски до минимума.

Основные виды датчиков современных автомобилей

Современные автомобили имеют до нескольких сотен различных датчиков, проверяющих функционирование буквально всех узлов агрегата перед его запуском. Однако устройства по типу «работают ли фары» или «есть жидкость в стеклоомывателе», честно скажем, особой важности не имеют. Беря в расчёт этот фактор, наш ресурс решил рассмотреть наиболее важные и используемые на многих марках машин датчики. В общем виде перечень таковых представлен ниже.

Датчик Холла

Пожалуй, одним из самых важных среди указательных и регулирующих узлов является Датчик Холла. Используется этот элемент на многих современных машинах, однако широкую популярность имеет среди ценителей продукции АвтоВАЗа. Предназначен Датчик Холла для контроля работы системы зажигания автомобиля. Работает устройство по принципу передачи импульсных сигналов о вращении распредвала на коммутатор машины. Если имеется проблема с фазой или системой зажигания в целом, Датчик Холла просто не даст завести автомобиля, а также оповестит автовладельца о наличии некоторой проблемы.

Датчик давления масла

Этот указательный элемент конструкции автомобиля необходим для проверки наличия смазочного материала в картере мотора и нормальности его давления. Если в одном из этих показателей имеется даже незначительный недочёт, водитель обязательно оповещается об этом соответствующим значком на панели консоли, что ярко ему сигнализирует о необходимости залить масло в двигатель и проверить его подтёки.

Датчик включения вентилятора

Данный узел имеет не только указательное значение, но и вполне себе функциональное. Если быть точнее, то датчик включения вентилятора:

во-первых, сигнализирует водителю о превышении температуры мотора показателя в 90 градусов по Цельсию;
во-вторых, моментально включает систему охлаждения двигателя.

Как видите, подобный подход к радиаторному узлу авто позволяет «убить сразу двух зайцев».

Датчик температур охлаждающей жидкости (нередко именуемый – ДТОЖ)

Предназначение такой детали всего одно – показывать водителю то, насколько мотор его автомобиля нагрет. Именно датчик температур охлаждающей жидкости не только позволяет отображать тепловые показатели двигателя, но и указывать необходимость «долива» или полной замены антифриза (конечно, не на всех автомобилях). Происходит достижение подобных функций использованием правил из физики, а точнее азов теплосопротивления. В общем, датчик температур охлаждающей жидкости – неотъемлемая часть конструкции машины, с чем сложно поспорить.

Датчик скорости

Тут все предельно ясно. На любой машине есть устройство показывающее скорость движения, это и есть датчик скорости. Работает он по принципу соединения с КПП и валом, что обеспечивает максимальную точность показателей на приборной панели.

Датчик заднего хода

Подобный элемент отвечает за включение указательных сигналов заднего хода. Нередко из-за его неисправности соответствующие лампочки фар не загораются и случаются аварии при использовании заднего хода автомобиля. Учитывая этот фактор, о датчике включения заднего хода желательно всегда заботиться, в ином случае проблем скорее всего не избежать.

Датчик холостого хода

Этот указательный элемент располагается непосредственно в карбюраторе. Предназначен он для контроля холостого хода, а именно: выявления в его работе нарушений, подгонки под изменённую конфигурацию мотора, указания «забитости» жиклёров ХХ и тому подобное. В некоторых автомобилях частичный контроль холостого хода осуществляется электромагнитным клапаном, который не является датчиком, однако многие подобной разницы не замечают. Помните, датчик холостого хода – это та деталь карбюратора, которая может подавать сигналы на приборную панель, не иначе.

Датчик тормоза

КАМАЗ и другие производители «тяжёлых» машин впервые начали использовать подобные узлы. В типовом варианте они:

во-первых, указывают на торможение транспортного средства;
во-вторых, контролируют работу тормозной системы.

Зачастую одним из помощников этого узла является датчик стояночного тормоза, который дополнительно контролирует «ручник».

Датчик дросселя или концевой выключатель дроссельной заслонки

Опять же, элемент карбюратора, предназначенный для контроля его работы. Среди основных функций этого узла можно выделить небольшой контроль ХХ и проверку зажатости педали газа. При проблемах с этими элементами авто датчик дросселя всегда срабатывает соответствующим образом.

Как видите, основных датчиков в автомобиле не столь мало. Большая часть из них контролирует работу мотора и карбюратора, однако и другие узлы машины также не остались обделёнными. Более детально каждый вид датчика описан в ряде статей на нашем ресурсе. Настоятельно рекомендуем с ними ознакомиться. По сегодняшнему же материалу всё. Удачи на дорогах!

Устанавливаемые датчики на карбюраторе: скорости, заднего и холостого хода, Холла, дросселя или концевой выключатель дроссельной заслонки

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Типы датчиков скорости

Все типы датчиков скорости доступны в моделях, сертифицированных ATEX по искробезопасности, и в пользовательских версиях, разработанных для соответствия конкретным приложениям и требованиям пользователя.

Этот тип датчика скорости обеспечивает определение нулевой скорости и доступен как в ориентированных, так и в неориентированных моделях. Мишень может быть черной, например шестерня, звездочка и т. Д., Или магнитной (дискретной или многополюсной).Стандартные датчики на эффекте Холла MSI имеют уникальные защитные устройства, встроенные в их схемы, чтобы предотвратить повреждение из-за неправильного подключения, и их можно использовать в моделях с наиболее популярными цифровыми выходами. Датчик скорости, который может обнаруживать цель из черного металла и идеально подходит для использования в любых условиях и в любых условиях. Варианты исполнения: герметичные, криогенные, высокотемпературные, искробезопасные и взрывозащищенные. В дополнение к более распространенным датчикам VR, MSI также предлагает датчик скорости индуктивного типа для приложений, в которых будут обнаруживаться магниты, а не черный металл.Предлагают низкую скорость отклика, отсутствие лобового сопротивления, большие воздушные зазоры и чувствительные характеристики, которые позволяют этому типу датчика скорости обнаруживать цветные металлы, такие как алюминий или немагнитную нержавеющую сталь, в дополнение к черным металлам. В отличие от аналогов VR, RF-датчик скорости не является пассивным устройством и требует подключения к кондиционерам / предварительным усилителям сигнала. Эти устройства выдают цифровой сигнал прямоугольной формы по сравнению с аналоговым синусоидальным сигналом датчика скорости VR.Сочетает в себе высокочувствительные усилители и формирователи сигналов с переменным магнитным сопротивлением или радиочастотными преобразователями. Уникальные особенности включают определение скорости, близкой к нулевой скорости (2 Гц), большой воздушный зазор и несколько вариантов импульсного выхода. Motion Sensors разработала стандартную линейку предусилителей и кондиционеров сигнала для установки с нашими датчиками скорости. Наши предложения включают в себя предусилители нескольких размеров и конфигураций, а также искробезопасные варианты, сертифицированные по ATEX и CSA.Мы также предлагаем цифро-аналоговый преобразователь. Искробезопасные датчики MSI сертифицированы для использования как в Северной Америке, так и в Европе. Искробезопасные датчики скорости MSI имеют сертификаты CSA (w / NRTL / C), ATEX (2014/34 / EU) и IECEx на соответствие самым строгим требованиям.

Speed Sensor Technologies — Motion Sensors, Inc.

Все типы датчиков скорости доступны в моделях, сертифицированных ATEX по искробезопасности, и в пользовательских версиях, разработанных для соответствия конкретным приложениям и требованиям пользователя.

Этот тип датчика скорости обеспечивает определение нулевой скорости и доступен как в ориентированных, так и в неориентированных моделях. Мишень может быть черной, например шестерня, звездочка и т. Д., Или магнитной (дискретной или многополюсной). Стандартные датчики на эффекте Холла MSI имеют уникальные защитные устройства, встроенные в их схемы, чтобы предотвратить повреждение из-за неправильного подключения, и их можно использовать в моделях с наиболее популярными цифровыми выходами. Датчик скорости, который может обнаруживать цель из черного металла и идеально подходит для использования в любых условиях и в любых условиях.Варианты исполнения: герметичные, криогенные, высокотемпературные, искробезопасные и взрывозащищенные. В дополнение к более распространенным датчикам VR, MSI также предлагает датчик скорости индуктивного типа для приложений, в которых будут обнаруживаться магниты, а не черный металл. Предлагают низкую скорость отклика, отсутствие лобового сопротивления, большие воздушные зазоры и чувствительные характеристики, которые позволяют этому типу датчика скорости обнаруживать цветные металлы, такие как алюминий или немагнитную нержавеющую сталь, в дополнение к черным металлам.В отличие от аналогов VR, RF-датчик скорости не является пассивным устройством и требует подключения к кондиционерам / предварительным усилителям сигнала. Эти устройства выдают цифровой сигнал прямоугольной формы по сравнению с аналоговым синусоидальным сигналом датчика скорости VR. Сочетает в себе высокочувствительные усилители и формирователи сигналов с переменным магнитным сопротивлением или радиочастотными преобразователями. Уникальные особенности включают определение скорости, близкой к нулевой скорости (2 Гц), большой воздушный зазор и несколько вариантов импульсного выхода.Motion Sensors разработала стандартную линейку предусилителей и кондиционеров сигнала для установки с нашими датчиками скорости. Наши предложения включают в себя предусилители нескольких размеров и конфигураций, а также искробезопасные варианты, сертифицированные по ATEX и CSA. Мы также предлагаем цифро-аналоговый преобразователь. Motion Sensors предлагает как искробезопасные, так и взрывозащищенные датчики, сертифицированные ATEX и IECEx для использования во взрывоопасных средах.

Лучший датчик скорости — Отличные предложения на датчик скорости от глобальных продавцов датчиков скорости

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для датчика скорости. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот датчик максимальной скорости вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели датчик скорости на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в датчике скорости и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг, и предыдущие клиенты часто оставляют комментарии, описывающие свой опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести датчик скорости по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Оптический датчик: принцип работы, как проверить, подключение

Определение оптического датчика

Принцип работы оптического датчика

Особенности устранения помех

Режимы датчика

Устройство

Разновидности оптического датчика

Барьерный тип оптического датчика

Диффузный вид

Особенности настройки

Рефлекторный тип

Специфические оптические датчики

Световой барьер

Лазерная система

Оптоволоконный датчик

Аналоговый тип

Датчик контроля пламени

Конструкция

Щелевые датчики

Прямоугольные

Цилиндрический корпус

Как подключить оптический датчик

Где применяют оптические датчики

Уход за оптическим датчиком

Неисправности, случающиеся в процессе эксплуатации

Особенности проверки

Заключение

Видео по теме

Набор инструментов для контроля частоты

Индуктивные датчики для контроля частоты вращения приводного барабана конвейера

Контроль частоты в специфических условиях, для индивидуальных обстоятельств

Датчики скорости (датчик частоты вращения) на эффекте Холла

Исправность трансмиссии всегда под контролем индуктивных датчиков

Контролируйте частоту с помощью фотоэлектрических преобразователей

Мониторинг аварийных ситуаций с помощью тахометра

Контроль частоты вращения зубчатого колеса обычным индуктивным датчиком

Датчик контроля частоты тягового двигателя — ISBt A27B8

Датчик контроля скорости вращения в общепромышленном исполнении

Датчики с увеличенной дальностью и высокой частотой оперирования

Магнитные датчики Infineon для измерения скорости и положения

Принцип работы магнитных датчиков

Дискретные датчики Холла (Switch/Latch Sensors)

Датчики угла поворота (Angle Sensors)

Датчики Холла для измерения линейных перемещений (Linear Hall Sensors)

Датчики для измерения скорости (Speed Sensors)

Датчики объемного магнитного поля (3D Magnetic Sensors)

Заключение

Наши информационные каналы

Датчики углового положения — виды и принципы действия

Резистивные (потенциометрические) датчики углового положения

Индуктивные датчики углового положения

Оптикоэлектронные датчики углового положения (энкодеры)

Магнитные энкодеры

возвращение квадратурных энкодеров / Хабр

Постойте, но ведь это очень похоже на квадратурный сигнал с обычного инкрементального энкодера!

Скорости, Заднего и Холостого Хода, Холла, Дросселя Или Концевой Выключатель Дроссельной Заслонки

Датчик в конструкции автомобиля – что это?

Основные виды датчиков современных автомобилей

Датчик Холла

Датчик давления масла

Датчик включения вентилятора

Датчик температур охлаждающей жидкости (нередко именуемый – ДТОЖ)

Датчик скорости

Датчик заднего хода

Датчик холостого хода

Датчик тормоза

Датчик дросселя или концевой выключатель дроссельной заслонки

Типы датчиков скорости

Speed ​​Sensor Technologies — Motion Sensors, Inc.

Лучший датчик скорости — Отличные предложения на датчик скорости от глобальных продавцов датчиков скорости

Добавить комментарий Отменить ответ

Speed Sensor Technologies — Motion Sensors, Inc.