Все виды датчиков обнаружения

ОХРАННЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ ДЛЯ СИСТЕМ СИГНАЛИЗАЦИИ

В этой статье будут рассмотрены основные вопросы, касающиеся классификации и применения извещателей охранной сигнализации.

Как и большинство других технических средств систем безопасности охранные извещатели (ОИ) классифицируются по ряду различных параметров, например:

• характеру обнаруживаемых воздействий;
• физических принципов, положенных в основу их работы;
• конструктивному исполнению и пр.

Что касается первого момента, то здесь имеется ввиду обнаружение неразрушающих (открывание) и разрушающих (разбитие, пролом и пр.) воздействий на строительные конструкции. Еще одно направление применения — контроль перемещений в охраняемой зоне.

Поскольку условия эксплуатации ОИ различны, то предусматривается несколько типов их исполнения: для уличной и внутренней установки, а также взрывозащищенные. Последняя группа используется на взрывоопасных объектах нефтяной, газовой промышленности, а также в помещениях с опасными химическими процессами.

Устройство охранного извещателя предусматривает наличие модуля, обнаруживающего то или иное воздействие, и платы обработки и формирования сигнала. В простейшем случае, например, магнитоконтактный датчик — электроника отсутствует, все функции выполняет пара магнит-геркон. Однако, если говорить про оптико-электронные охранные извещатели, то в современных моделях используется даже микропроцессорная обработка информации.

В некоторых случаях в одном корпусе могут объединяться два датчика различных принципов действия. Такие устройства называются совмещенными. Существуют также комбинированные извещатели — это не одно и то же, поэтому позволю себе некоторые пояснения по этому вопросу.

Совмещенные охранные извещатели.

Представляют собой два разнотипных прибора, как уже говорилось, в одном корпусе, но работающие независимо друг от друга. Каждый из них имеет свой выход, поэтому они могут подключаться даже а отдельные шлейфы сигнализации. Такой вариант исполнения дает только удобство при монтаже и некоторую экономия на стоимости.

Наиболее часто встречается комбинация инфракрасного и акустического принципов обнаружения. Это достаточно удобно при блокировке окна — одновременно мы защищаем его «на разбитие» и «на проход». Но устойчивость к ложным срабатываниям остается на уровне каждого из используемых типов датчика.

Комбинированные охранные извещатели.

Здесь реализован совсем другой подход. Также используются два различных принципа обнаружения, но устройство работает по схеме «И». То есть, сигнал тревоги формируется только в случае если одновременно обнаружены два типа воздействия.

Как правило, комбинированными бывают извещатели объемного обнаружения, совмещающие инфракрасный и радиоволновый датчики.

ВИДЫ И ТИПЫ ОХРАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Наличие большого количества видов ОИ определяется их достаточно узкой специализацией. Универсального датчика пока не существует, поэтому в той или иной ситуации применяются наиболее подходящие для конкретных условий устройства. Во многом это касается принципа действия (обнаружения).

Наиболее распространены и часто используются извещатели следующих типов:

• магнитоконтактные;
• инфракрасные;
• радиоволновые и ультразвуковые;
• акустические;
• вибрационные.

Здесь мы кратко коснемся области применения и особенностей каждого из этих видов устройств.

Магнитоконтактные извещатели используются для обнаружение попыток открыть такие строительные конструкции как окна, двери, ворота и люки. Различные исполнения позволяют устанавливать их на всех видах поверхностей: металлических, пластиковых и деревянных. Существуют изделия для скрытой и накладной установок.

Инфракрасные извещатели позволяют обнаруживать движение в зонах различного типа:

• объемных;
• поверхностных;
• линейных.

Название их определяется способностью работать в инфракрасном (тепловом) диапазоне излучений. Иногда их называют датчиками движения, что может быть не совсем корректно с точки зрения официальной терминологии, принятой для систем охранной сигнализации, но по сути соответствует действительности.

Радиоволновые и ультразвуковые извещатели тоже служат для обнаружения движения, но анализируют обстановку за счет сравнения частот излученной и отраженной волн (радио или ультразвуковых). Таким образом этот тип датчиков всегда является активным, то есть имеет в своем составе как передатчик так и приемник.

Акустические извещатели, иногда их называют звуковыми, за счет анализа спектральных составляющих звукового сигнала определяют разбитие оконного полотна. Могут быть критичны к толщине и марке используемого стекла.

Вибрационные извещатели используются для защиты от пролома или разрушения иным способом стен, перекрытий, решеток. Отдельные типы, например, «Окно» могут применяться для обнаружения разбития оконных и витринных стекол.

Все перечисленные виды датчиков могут использовать для передачи информации о своем состоянии провода и радиоканал, соответственно они называются проводными и беспроводными. Кроме того, существуют адресные извещатели, использующие цифровую передачу данных. Они дороже, но информативнее и позволяют определять состояние каждого конкретного датчика.

УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОХРАННЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ

Подключение извещателей производится в зависимости от их типа. Пороговые проводные устройства подключаются к шлейфу сигнализации с помощью реле. В зависимости от исполнения подключение может быть последовательным или параллельным. Проводные адресные извещатели подключаются исключительно параллельно с соблюдением полярности.

Вполне естественно, что радиоканальные извещатели физических соединительных линий не требуют. Поэтому их подключение сводится к настройке связи с контрольной панелью и программированию режимов работы.

Установка охранных извещателей производится в соответствии с требованиями, изложенными в технической документации. В обязательном порядке нужно учитывать:

• дальность действия датчика;
• диаграмму его зоны обнаружения;
• влияние факторов, влияющих на устойчивость работы (для предотвращения ложных срабатываний).

При установке радиоканального оборудования следует учесть электромагнитную обстановку на объекте и наличие конструкций, способных значительно ослабить уровень радиосигнала. Обратите внимание, если связь будет «на пределе», то она может пропасть в самый неожиданный и неподходящий момент.

Кроме того, на работоспособность беспроводных устройств могут повлиять даже такие «мелочи» как перестановки мебели, выполненные после монтажа и настройки системы сигнализации.

Поэтому запас по дальности связи извещателя с приемно-контрольным прибором лишним не будет. Не забывайте также, что указывается этот параметр для условий прямой видимости, а в помещении он может оказаться непредсказуемым.

В целом, элементарная техническая грамотность, внимательность и умение читать техническую документацию позволят установить любой извещатель, даже если вы его видите первый раз.

© 2014-2021 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Источник

Классификация датчиков и их назначение

Датчики представляют собой сложные устройства, которые часто используются для обнаружения и реагирования на электрические или оптические сигналы. Устройство преобразует физический параметр (температура, кровяное давление, влажность, скорость) в сигнал, который может быть измерен прибором.

Классификация датчиков при этом может быть различной. Есть несколько основных параметров распределения измерительных устройств, о которых речь пойдет дальше. В основном такое разделение связано с действием различных сил.

Это просто объяснить на примере измерения температуры. Ртуть в стеклянном термометре расширяется и сжимает жидкость, чтобы преобразовать измеренную температуру, которая может быть считана наблюдателем с калиброванной стеклянной трубки.

Критерии выбора

Существуют определенные особенности, которые необходимо учитывать при классификации датчика. Они указаны ниже:

1. Точность.
2. Условия окружающей среды — обычно датчики имеют ограничения по температуре, влажности.
3. Диапазон — предел измерения датчика.
4. Калибровка — необходима для большинства измерительных приборов, так как показания меняются со временем.
5. Стоимость.
6. Повторяемость — изменяемые показания многократно измеряются в одной и той же среде.

Распределение по категориям

Классификации датчиков подразделяются на следующие категории:

1. Первичное входное количество параметров.
2. Принципы трансдукции (использование физических и химических эффектов).
3. Материал и технология.
4. Назначение.

Принцип трансдукции является фундаментальным критерием, которому следуют для эффективного сбора информации. Обычно материально-технические критерии выбираются группой разработки.

Классификация датчиков на основе свойств распределяется следующим образом:

1. Температура: термисторы, термопары, термометры сопротивления, микросхемы.
2. Давление: оптоволоконные, вакуумные, эластичные манометры на жидкой основе, LVDT, электронные.
3. Поток: электромагнитные, перепад давления, позиционное смещение, тепловая масса.
4. Датчики уровня: перепад давления, ультразвуковая радиочастота, радар, тепловое смещение.
5. Близость и смещение: LVDT, фотоэлектрический, емкостный, магнитный, ультразвуковой.
6. Биосенсоры: резонансное зеркало, электрохимический, поверхностный плазмонный резонанс, светоадресуемый потенциометрический.
7. Изображение: устройства с зарядовой связью, CMOS.
8. Газ и химия: полупроводник, инфракрасный, проводимость, электрохимический.
9. Ускорение: гироскопы, акселерометры.
10. Другие: датчик влажности, датчик скорости, масса, датчик наклона, сила, вязкость.

Это большая группа, состоящая из подразделов. Примечательно, что с открытием новых технологий разделы постоянно пополняются.

Назначение классификации датчиков, основанное на направлении использования:

1. Контроль, измерение и автоматизация производственного процесса.
2. Непромышленное использование: авиация, медицинские изделия, автомобили, бытовая электроника.

Датчики могут быть классифицированы в зависимости от требований к питанию:

1. Активный датчик — приборы, которые требуют питания. Например, LiDAR (обнаружение света и дальномер), фотопроводящая ячейка.
2. Пассивный датчик — датчики, которые не требуют питания. Например, радиометры, пленочная фотография.

В эти два раздела входят все известные науке приборы.

В текущих применениях назначение классификации датчиков можно распределить по группам следующим образом:

1. Акселерометры — основаны на технологии микроэлектромеханического сенсора. Они используются для мониторинга пациентов, которые включают кардиостимуляторы. и динамических систем автомобиля.
2. Биосенсоры — основаны на электрохимической технологии. Применяются для тестирования продуктов питания, медицинских устройств, воды и обнаружения опасных биологических патогенов.
3. Датчики изображения — основаны на технологии CMOS. Они используются в бытовой электронике, биометрии, наблюдении за дорожным движением и безопасностью, а также на компьютерных изображениях.
4. Детекторы движения — основаны на инфракрасной, ультразвуковой и микроволновой/ радиолокационной технологиях. Задействуются в видеоиграх и симуляторах, световой активации и обнаружении безопасности.

Типы датчиков

Есть и основная группа. Она разделена на шесть основных направлений:

1. Температура.
2. Инфракрасное излучение.
3. Ультрафиолет.
4. Сенсор.
5. Приближение, движение.
6. Ультразвук.

В каждую группу могут входить подразделы, если технология даже частично используется в составе конкретного устройства.

1. Датчики температуры

Это одна из основных групп. Классификация датчиков температуры объединяет все устройства, имеющие способность проводить оценку параметров исходя из нагрева или остывания конкретного типа вещества либо материала.

Это устройство собирает информацию о температуре от источника и преобразует ее в форму, понятную для другого оборудования или человека. Лучшая иллюстрация датчика температуры — ртуть в стеклянном термометре. Ртуть в стекле расширяется и сжимается в зависимости от изменений температуры. Наружная температура является исходным элементом для измерения показателя. Положение ртути наблюдает зритель, чтобы измерить параметр. Существует два основных типа датчиков температуры:

1. Контактные датчики. Этот тип устройств требует прямого физического контакта с объектом или носителем. Они контролируют температуру твердых веществ, жидкостей и газов в широком диапазоне температур.
2. Бесконтактные датчики. Этот тип датчиков не требует какого-либо физического контакта с измеряемым объектом или носителем. Они контролируют неотражающие твердые вещества и жидкости, но бесполезны для газов из-за их естественной прозрачности. Эти приборы используют закон Планка для измерения температуры. Этот закон касается тепла, излучаемого источником для измерения контрольного показателя.

Работа с различными устройствами

Принцип действия и классификация датчиков температуры разделяются и на использование технологии в других типах оборудования. Это могут быть приборные панели в автомобиле и специальные производственные установки в промышленном цеху.

1. Термопара — модули изготовлены из двух проводов (каждый — из разных однородных сплавов или металлов), которые образуют измерительный переход путем соединения на одном конце. Этот измерительный узел открыт для изучаемых элементов. Другой конец провода заканчивается измерительным устройством, где формируется опорный переход. Ток протекает по цепи, так как температура двух соединений различна. Полученное милливольтное напряжение измеряется для определения температуры на стыке.
2. Термодатчики сопротивления (RTD) — это типы терморезисторов, которые изготавливаются для измерения электрического сопротивления при изменении температуры. Они дороже, чем любые другие устройства для определения температуры.
3. Термисторы. Они представляют собой другой тип термического резистора, в котором большое изменение сопротивления пропорционально небольшому изменению температуры.

2. ИК-датчик

Это устройство излучает или обнаруживает инфракрасное излучение для определения конкретной фазы в окружающей среде. Как правило, тепловое излучение испускается всеми объектами в инфракрасном спектре. Этот датчик обнаруживает тип источника, который не виден человеческим глазом.

Основная идея состоит в том, чтобы использовать инфракрасные светодиоды для передачи световых волн на объект. Другой ИК-диод того же типа должен использоваться для обнаружения отраженной волны от объекта.

Принцип действия

Классификация датчиков в системе автоматики в этом направлении распространена. Это связано с тем, что технология дает возможность задействовать дополнительные средства для оценки внешних параметров. Когда инфракрасный приемник подвергается воздействию инфракрасного света, на проводах возникает разность напряжений. Электрические свойства компонентов ИК-датчика можно использовать для измерения расстояния до объекта. Когда инфракрасный приемник подвергается воздействию света, разность потенциалов возникает через провода.

1. Термография: согласно закону об излучении объектов, можно наблюдать за окружающей средой с видимым освещением или без него, используя эту технологию.
2. Нагревание: инфракрасное излучение можно использовать для приготовления и разогревания пищевых продуктов. Они могут убрать лед с крыльев самолета. Преобразователи популярны в промышленной области, такой как печать, формование пластмасс и сварка полимеров.
3. Спектроскопия: этот метод используется для идентификации молекул путем анализа составляющих связей. Технология использует световое излучение для изучения органических соединений.
4. Метеорология: измерить высоту облаков, рассчитать температуру земли и поверхности возможно, если метеорологические спутники оснащены сканирующими радиометрами.
5. Фотобиомодуляция: используется для химиотерапии у онкологических больных. Дополнительно технология используется для лечения вируса герпеса.
6. Климатология: мониторинг обмена энергией между атмосферой и землей.
7. Связь: инфракрасный лазер обеспечивает свет для связи по оптоволокну. Эти излучения также используются для связи на короткие расстояния между мобильными и компьютерными периферийными устройствами.

3. УФ-датчик

Эти датчики измеряют интенсивность или мощность падающего ультрафиолетового излучения. Форма электромагнитного излучения имеет большую длину волны, чем рентгеновское излучение, но все же короче, чем видимое излучение.

Активный материал, известный как поликристаллический алмаз, используется для надежного измерения ультрафиолета. Приборы могут обнаруживать различное воздействие на окружающую среду.

Критерии выбора устройства:

1. Диапазоны длин волн в нанометрах (нм), которые могут быть обнаружены ультрафиолетовыми датчиками.
2. Рабочая температура.
3. Точность.
4. Вес.
5. Диапазон мощности.

Принцип действия

Ультрафиолетовый датчик принимает один тип энергетического сигнала и передает другой тип сигналов. Для наблюдения и записи этих выходных потоков они направляются на электрический счетчик. Для создания графиков и отчетов показатели передаются на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а затем на компьютер с программным обеспечением.

Используется в следующих приборах:

1. Ультрафиолетовые фототрубки — это чувствительные к излучению датчики, контролирующие обработку воздуха в ультрафиолете, обработку воды в ультрафиолете и облучение солнцем.
2. Датчики света — измеряют интенсивность падающего луча.
3. Датчики ультрафиолетового спектра — представляют собой устройства с зарядовой связью (ПЗС), используемые в лабораторных снимках.
4. Детекторы ультрафиолетового света.
5. Бактерицидные УФ-детекторы.
6. Датчики фотостабильности.

4. Сенсорный датчик

Это еще одна большая группа устройств. Классификация датчиков давления применяется для проведения оценки внешних параметров, отвечающих за появление дополнительных характеристик при действии определенного объекта либо вещества.

Датчик касания действует как переменный резистор в соответствии с местом, где он подключается.

Сенсорный датчик состоит из:

1. Полностью проводящее вещество, такое как медь.
2. Изолированный промежуточный материал, такой как пена или пластик.
3. Частично проводящий материал.

При этом строгого разделения нет. Классификация датчиков давления устанавливается посредством выбора конкретного сенсора, который и оценивает появляющееся напряжение внутри либо снаружи изучаемого объекта.

Принцип действия

Частично проводящий материал противодействует течению тока. Принципом линейного датчика положения является то, что поток тока считается более противоположным, когда длина материала, по которому должен пройти ток, больше. В результате сопротивление материала изменяется путем изменения положения, в котором он вступает в контакт с полностью проводящим объектом.

Классификация датчиков автоматики строится полностью на описанном принципе. Здесь же задействуют дополнительные ресурсы в виде специально разработанного ПО. Как правило, программное обеспечение связано с сенсорными датчиками. Устройства могут запомнить «последнее прикосновение», когда датчик отключен. Они могут зарегистрировать «первое прикосновение», как только датчик активируется, и понять все значения, связанные с ним. Это действие аналогично перемещению компьютерной мыши на другой конец коврика, чтобы переместить курсор в дальнюю сторону экрана.

5. Датчик приближения

Все чаще в современных транспортных средствах используют эту технологию. Классификация электрических датчиков с использованием световых и сенсорных модулей набирает популярность у автомобильных производителей.

Датчик приближения обнаруживает наличие объектов, которые находятся почти без каких-либо точек соприкосновения. Поскольку нет контакта между модулями и воспринимаемым объектом и отсутствуют механические детали, эти устройства имеют длительный срок службы и высокую надежность.

Различные типы датчиков приближения:

1. Индуктивные датчики приближения.
2. Емкостные датчики приближения.
3. Ультразвуковые датчики приближения.
4. Фотоэлектрические датчики.
5. Датчики Холла.

Принцип действия

Датчик приближения излучает электромагнитное или электростатическое поле или пучок электромагнитного излучения (например, инфракрасного) и ожидает ответного сигнала или изменений в поле. Обнаруживаемый объект известен как цель регистрирующего модуля.

Классификация датчиков по принципу действия и назначению будет следующей:

1. Индуктивные устройства: на входе имеется генератор, который изменяет сопротивление потерь на близость электропроводящей среды. Эти устройства предпочтительны для металлических объектов.
2. Емкостные датчики приближения: они преобразуют изменение электростатической емкости между электродами обнаружения и заземлением. Это происходит при приближении к близлежащему объекту с изменением частоты колебаний. Для обнаружения близлежащего объекта частота колебаний преобразуется в напряжение постоянного тока, которое сравнивается с заданным пороговым значением. Эти приборы предпочтительны для пластиковых объектов.

Классификация измерительной аппаратуры и датчиков при этом не ограничивается представленным выше описанием и параметрами. С появлением новых образцов измерительных приборов общая группа увеличивается. Разные определения утверждены для различения датчиков и преобразователей. Датчики могут быть определены как элемент, который воспринимает энергию, чтобы произвести вариант в той же или другой форме энергии. Датчик преобразует измеряемую величину в желаемый выходной сигнал, используя принцип преобразования.

На основании полученных и созданных сигналов принцип можно разделить на следующие группы: электрические, механические, термические, химические, излучающие и магнитные.

6. Ультразвуковые датчики

Ультразвуковой датчик используется для обнаружения присутствия объекта. Это достигается за счет излучения ультразвуковых волн от головки устройства и последующего приема отраженного ультразвукового сигнала от соответствующего объекта. Это помогает в обнаружении положения, присутствия и движения объектов.

Поскольку ультразвуковые датчики полагаются на звук, а не на свет при обнаружении, они широко используются для измерения уровня воды, медицинских процедур сканирования и в автомобильной промышленности. Ультразвуковые волны могут обнаружить невидимые объекты, такие как прозрачные пленки, стеклянные бутылки, пластиковые бутылки и листовое стекло, с помощью своих отражающих датчиков.

Принцип действия

Классификация индуктивных датчиков строится на сфере их использования. Здесь важно учитывать физические и химические свойства объектов. Движение ультразвуковых волн различается в зависимости от формы и типа среды. Например, ультразвуковые волны движутся прямо в однородной среде и отражаются и передаются обратно на границу между различными средами. Человеческое тело в воздухе вызывает значительное отражение и может быть легко обнаружено.

В технологии используются следующие принципы:

1. Мультиотражение. Многократное отражение имеет место, когда волны отражаются более одного раза между датчиком и объектом обнаружения.
2. Предельная зона. Минимальное расстояние срабатывания и максимальное расстояние срабатывания можно регулировать. Это называется лимитной зоной.
3. Зона обнаружения. Это интервал между поверхностью головки датчика и минимальным расстоянием обнаружения, полученным в результате регулировки расстояния сканирования.

Устройства, оборудованные этой технологией, позволяют проводить сканирование различных типов объектов. Ультразвуковые источники активно применяются при создании транспортных средств.

Источник