Датчик холла принцип действия: Датчик холла — Chip Stock

Содержание

устройство, принцип работы, виды и области применения преобразователя

Датчик Холла — прибор, предназначенный для измерения напряженности магнитного поля. Его работа основана на эффекте Холла, который представляет собой явление возникновения разности потенциалов в магнитном поле при помещении в него проводника с постоянным током. Это устройство нашло широкое применение в различных приборах и механизмах.

История создания прибора

В конце XIX века американский ученый из Балтимора Эдвин Герберт Холл поместил полупроводниковую пластину в магнитное поле и подключил к ней электрический ток. Такое действие привело к появлению напряжения на широких сторонах пластины.

Это явление получило название эффекта Холла и привлекло внимание общественности. Спустя 75 лет, когда промышленность начала выпускать полупроводниковые пленки, это открытие нашло широкое применение в области техники. Сегодня датчики используются:

  1. В электронном зажигании на автомобилях.
  2. В двигателях компьютерного дисковода и вентилятора.
  3. Как основа электронного компаса в смартфонах.
  4. В бесконтактных электрических приборах для измерения силы тока и напряжения.
  5. В некоторых моделях ионных реактивных двигателей.

Первые разновидности датчиков стали выпускаться в середине XX века. В 1965 году американские специалисты создали твердотельный прибор, который значительно улучшил работу оборудования. Датчики считаются практически вечными, так как не имеют взаимодействующих и трущихся элементов.

Конструктивные особенности

Наиболее эффективными материалами для изготовления датчика считаются полупроводники арсениды галлия и индия. Чаще прибор представляет собой пленку, толщина которой не превышает 10 мкм. Датчик имеет три клеммы:

  • питающая с входным напряжением 6В;
  • нулевой контакт;
  • выходная, с которой сигнал поступает на коммутатор.

Клемма, к которой подходит питание, широкая и занимает всю сторону прямоугольника. Выходная клемма обладает точечным электродом. В качестве нулевого контакта выступает общая точка. Так как при отсутствии магнитного поля на контактах остается небольшой сигнал, то для коррекции выходных данных применяется дифференциальный усилитель.

Микросхема наносится на подложку методом литографии, что позволяет повысить точность показаний. Обычно в различных приборах это применяется для проверки положения элементов механизма.

Принцип действия

Принцип работы датчика Холла основан на гальваномагнитном явлении, которое показывает результат взаимодействия магнитного поля с полупроводником. Полупроводник подключен к электрической цепи, которая меняет его свойства.

Как только появляется поперечное напряжение, то сразу возникает эффект Холла. В этот момент заряд направлен перпендикулярно вектору поля. Такое явление объясняется воздействием на электроны или дырки силы Лоренца, которая и приводит к их отклонению.

Под воздействием этой силы частицы в полупроводнике двигаются в разные стороны, в соответствии со своим знаком. На одной стороне пластины собираются электроны (отрицательный заряд), а на другой частицы с положительным знаком.

По мере накопления зарядов между ними возникает электрический поток, который препятствует их перемещению под воздействием силы Лоренца. При достижении равенства этой силы и магнитного поля полупроводник вступает в фазу равновесия. Именно так и работает датчик Холла.

Виды устройств

Основной задачей этого прибора считается определение напряженности магнитного потока. Практически это сенсор определения значений магнитного поля. Существуют датчики двух видов:

  • цифровые;
  • аналоговые.

Цифровые приборы бывают биполярными и униполярными. Биполярные элементы работают в зависимости от полярности магнитного поля, то есть одна включает датчик, а вторая отключает.

Униполярные приборы включаются при появлении любой полярности и отключаются по мере ее уменьшения. Цифровые сенсоры измеряют индукцию и появление соответствующего напряжения, то есть наличие или отсутствие магнитного поля.

Прибор показывает единицу, когда индукция поля достигает пороговое значение. До этого момента сенсор будет показывать ноль. Такой датчик не сможет определить наличие магнитного поля со слабой индукцией. Кроме того, на точность показаний будет влиять дистанция до измеряемого объекта.

Применение датчика

Широко применяются преобразователи Холла в современной бытовой технике. С их помощью происходит взвешивание белья в стиральных машинах. При запуске агрегата вещи сначала намокают, а потом начинает вращаться барабан. По его скорости вращения определяется общий вес и происходит программирование машины на расход порошка, воды и ополаскивателя.

В серийном производстве впервые датчики стали использоваться в компьютерных клавиатурах. Здесь происходит взаимодействие чувствительного элемента на плате и магнита на клавишах. Упругость осуществляется за счет полимерного материала, который обладает большим сроком службы.

Единственным элементом, который может сломаться в клавиатуре является контроллер. Электрики очень часто пользуются датчиком Холла, когда замеряют бесконтактными клещами силу тока в проводах. Измерительный прибор реагирует на изменение электромагнитного поля вокруг кабелей и проводов.

Благодаря индуктивности из медной проволоки, находящейся в клещах, создается возбуждение и образуется электромагнитная волна. Часть ее значения оценивается сенсором, который передает данные в контроллер. По заложенным в нем формулам производится расчет, и результат выводится на дисплей.

Применяются датчики в сотовых телефонах для слежения за зарядом аккумулятора и его расходом. Но очень важным такой момент считается в эксплуатации электромобилей, так как наличие энергии в них занимает особое место. Используются преобразователи Холла в электронных компасах и в качестве стабилизатора изображений в мобильных камерах.

Но особенно широко эти приборы применяются в автомобильной промышленности. В автомобилях с их помощью происходит определение частоты вращения коленвала двигателя, положение дроссельной заслонки, скорости движения автомобиля и так далее. Применяется датчик в электронной системе зажигания. Находится он в трамблере и заменяет контакты для образования искры.

Использование сенсоров в смартфонах

Благодаря небольшим размерам датчики Холла нашли широкое применение в современных электронных гаджетах. В смартфонах они помогают возвращать экран в исходное положение, обеспечивают быстрый запуск GPS поиска, увеличивают срок службы аккумуляторной батареи и так далее.

Способность реагировать на магнитное поле используется в раскладывающихся телефонах и ноутбуках. Благодаря наличию датчика, происходит включение устройств при открытии и отключение при закрытии экрана. В смартфонах такую же функцию выполняет датчик, который взаимодействует с магнитом, встроенным в чехол книжку. Когда чехол открывается, то воздействие поля ослабевает и сенсор включает подсветку экрана. Преобразователь Холла в гаджетах выполняет следующие полезные функции:

  • обеспечивает ориентирование по отношению к горизонту земли;
  • работает в качестве компаса мобильного устройства;
  • совершает ориентирование экрана.

Немаловажное значение датчик имеет в устройстве видеокамеры. Вкупе со специальной микросхемой он позволяет корректировать качество изображения. Особенно это проявляется при съемках в вечернее время.

Датчик Холла — принцип работы


В системах и устройствах каждого автомобиля есть масса приборов, которые несут только функцию информирования о том или ином процессе. На основе информации, которые эти устройства предоставляют, высшие по иерархии системы принимают решения о том или действии. Эти шпионы называются датчиками и собирают информацию о работе деталей и узлов, а после передают ее водителю. На современных автомобилях водитель избавлен от принятия большинства решений, поэтому всю работу делают за него электронные системы. Бесконтактная система зажигания и датчик Хoлла — яркий тому пример.

Содержание:

  1. Датчик Холла, что это такое
  2. Применение датчика в автомобиле
  3. Преимущества автомобильного датчика Холла
  4. Зажигание с датчиком Холла
  5. Подключение и проверка датчика Холла

Датчик Холла, что это такое

Все автомобильные датчики классифицируются по параметру, который они определяют. Это может быть датчик температуры, датчик массового расхода воздуха, датчик движения или датчик положения. Датчик на эффекте Холла как раз применяется для того, чтобы определять положение коленчатого или распределительного вала.

Вкратце разберемся с этим эффектом, тогда станет понятнее, что представляет собой это устройство. Гальваномагнитное явление было открыто в 1879 году Эдвином Холлом, а суть этого открытия в том, что при установке проводника с постоянным потенциалом в магнитное поле, появляется разность потенциалов, то есть электрический импульс. На основе этого являения работает не только часть системы зажигания автомобиля, но и ионные ракетные двигатели, приборы, которые измеряют напряженность магнитного поля, и даже во многих мобильных устройствах в виде основы для работы электронного компаса.

Применение датчика в автомобиле

Холловское напряжение давно применяется в машиностроении и конструкции серводвигателей. Он идеально подходит для того, чтобы определять углы положения валов, а на машинах архаичной конструкции, датчик применялся для определения момента возникновения искры. Схема датчика проста и мы ее помещаем ниже.

Суть работы устройства в том, что когда подают ток на две клеммы участка полупроводникового материала (на чертеже — клеммы «а») и помещают его в магнитное поле, на двух других клеммах возникает импульсное напряжение, а оно может восприниматься устройством-приемником, как сигнал к определенным действиям.

Автомобильный датчик Холла принцип работы которого показан на схеме ниже, но буквально ее воспринимать было бы ошибкой. Дело в том, что современные датчики Холла представляют собой все элементы начерченного датчика в одном крошечном корпусе. Это стало возможным тогда, когда появились миниатюрные полупроводниковые  приборы.

Преимущества автомобильного датчика Холла

Микроэлектроника позволила добиться от устройства очень маленьких размеров, при этом, сохранив полную функциональность. Основные преимущества устройства современного датчика Холла в следующем:

  • компактность;
  • возможность разместить в любой точке двигателя или любого другого механизма;
  • стабильность работы, то есть при любых оборотах вала, датчик будет корректно реагировать на его вращение;
  • стабильность не только в работе, но и стабильность характеристики сигнала.

Наряду с бесспорными достоинствами и функциональностью устройства, оно имеет некоторые проблемы:

  1.  Помехи — главный враг любого электромагнитного устройства. А помех в электрической цепи автомобиля более, чем достаточно.
  2.  Цена. Датчик, основанный на эффекте Холла дороже обычного магнитоэлектрического датчика.
  3.  Работоспособность датчика Холла сильно зависит от электронной схемы.
  4. Микросхемы могут иметь нестабильные характеристики, что может повлиять на корректность показаний.

Зажигание с датчиком Холла

Теперь попробуем применить датчик на практике, а, точнее, интегрировать его в систему зажигания. А установим мы его в прямо в трамблер для того, чтобы руководить процессом искрообразования в бесконтактной системе. Схема установки датчика Холла показана на рисунке. Он установлен возле вала прерывателя-распределителя, на котором установлена магнитопроводящая пластина. Пластина-ротор имеет столько вращающихся сердечников, сколько цилиндров у двигателя.

Поэтому при прохождении пластины ротора возле датчика с поданным на него напряжением, возникает эффект Холла, с выводов датчика снимается импульс и подается на коммутатор, а оттуда на катушку зажигания. Она преобразует слабый импульс в высоковольтный и передает его по высоковольтному проводу на свечу зажигания.

Подключение и проверка датчика Холла

Подключить любой датчик Холла довольно просто, поскольку он имеет всего три вывода, один из которых минусовой и идет на массу, второй — питание, третий — сигнальный, с него и поступает импульс на коммутатор. Проверить, работает ли датчик довольно просто. Если автомобиль подает признаки неисправности системы зажигания, которые выражаются в плохом пуске или нестабильности работы, первое, что нужно проверить — именно этот датчик.

Для этого не нужно никаких сложных осциллографов, хотя по науке ДХ проверяют именно при помощи осциллографа. Для проверки работоспособности устройства, достаточно просто закоротить 3-й и 6-й вывод на колодке трамблёра. При включенном зажигании закороченные выводы приведут к образованию искры, что говорит о том, что датчик свое отжил.

Замена датчика — занятие на 10 минут, но чтобы не покупать новый, лучше проверить установленный, вполне возможно, что зажигание работает некорректно по другой причине. Таким образом, можно обнаружить поломку, сэкономить время и не покупать лишние детали. Следите за простейшими приборами, и неприятные сюрпризы будут обходить автомобиль стороной. Плотной всем искры и удачи в дороге!

Читайте также:


принцип работы, способы проверки и рекомендации по замене

Работа двигателя автомобиля контролируется большим количеством приборов. Датчик Холла в машине является одним из важнейших устройств системы зажигания. Любая неполадка в этом узле приводит к сбою в функционировании силовой установки. Чтобы не столкнуться с проблемами, следует разобраться с принципом работы, методами диагностики и особенностями самостоятельной замены прибора.

Принцип работы

Устройство применяется вместо контактных элементов, а также может использоваться для отслеживания показателя тока нагрузки. Основное назначение датчика состоит в отключении силовой установки в момент перегрузки в бортовой электросети. Перепады напряжения в электрической сети двигателя могут привести к сбою в работе устройства.

Чтобы избежать этих проблем, современные приборы оснащаются диодами, предотвращающими обратную активацию напряжения. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, при котором поперечная разность потенциалов возникает в момент перемещения одного проводника в магнитное поле.

Это может быть достигнуто благодаря тому, что токи начинают протекать через клеммы пластины, находящейся вместе с полупроводником внутри поля.

Во время работы мотора силовые лопасти перемещаются в специальных прорезях, расположенных внутри корпуса, после чего появляется возможность передавать электросигнал на коммуникатор.

В результате датчик открывает транзистор, и напряжение подается на катушку, выполняющую роль преобразователя низкочастотных импульсов в высокочастотные. Именно этот сигнал и поступает на свечи зажигания. Располагается контроллер в трамблере и внешне напоминает небольшой цилиндр.

Несколько отличается принцип работы датчика Холла в дизельных двигателях. Сигналы прибора помогают фиксировать момент прохождения поршнями каждого цилиндра верхней мертвой точки.

Это позволяет максимально точно определить положение распредвала относительно коленвала и тем самым обеспечить мгновенный пуск силового агрегата, работающего на тяжелом топливе. Кроме этого, достигается устойчивая работа мотора на любых оборотах. Для решения этих задач конструкцию прибора пришлось доработать. Особенно это касается задающего диска, который оснащен реперами для каждой камеры сгорания.

Устройство и виды

Зная принцип работы датчика Холла, необходимо также познакомиться с конструкцией прибора. Рассмотреть ее можно на примере оптического регулятора. Основными элементами такого датчика являются:

  • постоянный магнит;
  • лопасть ротора;
  • магнитопроводы;
  • плата;
  • клеммы.

Прибор также оснащен тремя контактами. Первый из них используется для подсоединения к корпусу машины. Ко второму подключено напряжение 6 В, а с третьего подается сигнал на коммутирующее устройство. Существуют три вида датчиков Холла:

  1. Аналоговые. Эти приборы не могут изменять показатель индукции магнитного поля, а выдаваемые их контроллером параметры зависят от полярности и силы поля.
  2. Цифровые. Принцип работы таких устройств основан на том, что при достижении заданного значения контроллер выдает логическую единицу. В противном случае на коммутирующем устройстве высвечивается ноль. Основной недостаток цифровых датчиков — низкая чувствительность.
  3. Оптические. Отличаются более сложной конструкцией. В приборах этого типа можно изменять разность потенциалов благодаря перемещению магнитного поля.

Основные неисправности

Существует довольно много признаков неисправности прибора. Даже опытные автовладельцы не всегда с их помощью способны сразу выявить поломку. Однако есть несколько наиболее явных показателей:

  1. Резкое увеличение расхода топлива системой. Это связано с тем, что горючая смесь впрыскивается более одного раза за цикл прокручивания коленвала.
  2. Пропала стабильность в работе силовой установки. Во время движения автомобиль начинает дергаться, а мощность мотора резко снижается.
  3. Зафиксирован рычаг трансмиссии. В результате невозможно переключать скорость. Проблема характерна для новых иномарок и решается с помощью перезапуска силовой установки.
  4. Сбой системы самодиагностики. Чаще всего проявляется во время работы мотора на холостом ходу. После увеличения оборотов сообщение об ошибке пропадает.

Также возможны ситуации, когда датчик Холла в машине исправен, но проблемы с работой мотора присутствуют. Это может произойти по различным причинам, например, на корпусе прибора находится грязь или посторонний предмет. Среди возможных неисправностей можно выделить несколько:

  • поврежден сигнальный проводник, подключенный к контроллеру;
  • в клеммную колодку попала влага;
  • произошло замыкание сигнального провода;
  • при подключении прибора была нарушена полярность;
  • появились проблемы с работой высоковольтной цепи электрозажигания;
  • в момент установки устройства был неправильно установлен люфт между магнитопроводящим элементом и самим датчиком.

Способы диагностики

Автолюбители используют несколько способов проверки работоспособности устройства. Самым точным является применение осциллографа, так как с его помощью можно не только установить текущее состояние датчика, но и определить срок его службы. Однако такое оборудование есть не у всех автовладельцев, поэтому стоит рассмотреть более доступные способы проверки датчика Холла.

С помощью мультиметра

Предварительно измерительный прибор необходимо перевести в режим «Постоянный ток», после чего установить рабочий диапазон в пределах 20 В. Также до начала проверки нужно снять резиновый чехол. Алгоритм проведения предварительной диагностики имеет следующий вид:

  1. Основной бронепровод отсоединяется от распределительного узла и подключается к корпусу машины.
  2. Отрицательный контакт измерительного прибора подключается к кузову автомобиля.
  3. Разъем распределительного узла имеет три контакта — красный, зеленый и белый, однако в некоторых автомобилях цветовая схема может иметь отличия. На первый и второй контакты поступает напряжение около 12 В, а на третьем рабочий показатель должен составлять ноль.

Для проведения следующего этапа проверки датчика необходимо взять два железных штыря, например, гвозди. Один из них предстоит установить в средний контакт разъема, а второй соединить с массой. После этого активируется система зажигания, положительный щуп тестера подключается к первому штырю, отрицательный — ко второму.

Если датчик функционирует нормально, тогда показатель напряжения должен составить около 11,2 В.

Затем нужно прокрутить коленчатый вал мотора и проверить показания мультиметра. Если в это время параметр напряжения упадет до 0,02 В, а затем увеличится до 11,8 В, то контроллер Холла исправен.

Использование сопротивления

Для решения поставленной задачи потребуется сделать простейшее устройство, в состав которого входят гибкие проводники, резистор на 1 кОм и светодиод. Резистор необходимо соединить с одной ножкой источника света. Провода припаиваются к этой детали. Чтобы проверить датчик Холла, остается выполнить следующие действия:

  1. Демонтируется крышка распределительного устройства, после чего нужно отсоединить колодку с проводниками и трамблер.
  2. Для диагностики электроцепи мультиметр подсоединяется к первому и третьему контактам. После этого включается система зажигания. Показатели напряжения в исправном датчике должны находиться в диапазоне 10—12 В.
  3. Аналогичным образом выполняется подключение собранного предварительно устройства. Если полярность была соблюдена, то светодиод начнет светиться. В противном случае придется поменять проводники местами.
  4. Подключенный к первому контакту провод остается на месте, а другой переносится с третьего на второй контакт.
  5. При прокручивании распредвала светодиод должен начать моргать.

Рекомендации по замене

Чтобы заменить контролер самостоятельно, сначала нужно снять клеммы с аккумулятора. Затем демонтируется распределительный механизм — от устройства отключаются проводники, и выкручиваются болты, предназначенные для фиксации узла. Способ крепления крышки трамблера зависит от модели автомобиля и может осуществляться с помощью специальных зажимов либо болтов.

Крайне важно запомнить положение распредузла. Для этого перед демонтажем следует сделать метку.

Когда крышка будет снята, следует совместить риску на газораспределительном устройстве с соответствующей отметкой на коленвале двигателя. Затем необходимо открутить все крепежные элементы и извлечь из распределительного узла вал. Следующим шагом станет отключение датчика и его демонтаж. Во время отсоединения проводников стоит запомнить их местоположение, чтобы затем правильно подключить рабочий прибор.

После выполнения необходимых действий нужно установить новый контроллер. Процедура его монтажа проводится в обратной последовательности. Хотя проверка и замена контроллера Холла является не самой сложной процедурой, автолюбитель должен обладать определенным опытом. Если его нет, тогда лучше не экспериментировать, а обратиться за помощью к профессионалу.

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

Индуктивные датчики приближения

Индуктивные бесконтактные датчики M12 стандартной длины Mini's Extended Sensing 3-проводный DC 2-проводный DC 2-проводный AC (схема подключения) 3-проводный DC PNP нормально открытый (1) IMM32122C IMM35124C IMN32122C IMN35124C IMN32122M12

Дополнительная информация

Датчики приближения Индуктивные корпуса из термопласта из полиэстера EI, DC, M 12, M 18, M 30

Датчики приближения Индуктивные корпуса из термопластичного полиэстера Типы EI, DC, M 12, M 18, M 30 Корпус из термопластичного полиэстера Euronorm, цилиндрический Диаметр: M 12, M 18, M 30.Расстояние срабатывания: от 2 до 15 мм

Дополнительная информация

интеллектуальные решения

Lichtschranken W 8 - Фотоэлектрические переключатели Baureihe WL - Фотоэлектрические бесконтактные переключатели, BGS Фотоэлектрические переключатели с отражением света Фотоэлектрические переключатели на пересечение луча W 8-: Интегрированная современная технология

Дополнительная информация

Как прочитать трубу с датчика

Установка датчика уровня жидкости на трубы.Обнаружение осуществляется за счет электростатической емкости и не зависит от цвета трубы или жидкости. Доступны диаметром от 8 до мм. и до диаметра мм. модели для включения зондирования

Дополнительная информация

БОС 73К ... БОС 74К ...

BFB / BOS Когда нет места для фотоэлектрического датчика, есть только одно решение: пользовательское оптоволокно! Если нет особых требований к прочности, температуре окружающей среды или химической стойкости,

Дополнительная информация

Как использовать расходомер

Расходомер INLINE для непрерывного измерения расхода Экономическая интеграция в трубопроводные системы без дополнительных трубопроводов 3-проводная частотно-импульсная версия для прямого взаимодействия с ПЛК (как PNP, так и NPN) Подключение

Дополнительная информация

Емкостный Prox E2K-X

Емкостный цилиндрический датчик с резьбой Prox для обнаружения металлических и неметаллических объектов Позволяет бесконтактно обнаруживать металлические и неметаллические объекты, такие как стекло, дерево, вода, масло и пластик Позволяет

Дополнительная информация

Магнитные датчики приближения

Магнитные датчики приближения Магнитные датчики приближения Обзор Страница 38 Принцип действия и установка Страница 39 Цилиндрические конструкции Страница 41 Прямоугольные конструкции Страница 42 37 Kurzübersicht Magnetoresistive

Дополнительная информация

Новые роликовые датчики XUY

Вы хотите упростить интеграцию датчиков в свои конвейерные системы? Новые роликовые датчики XUY для пакетов, ящиков, писем на роликовых конвейерах.Telemecanique Sensor s OsiSense TM XUY фотоэлектрические датчики

Дополнительная информация

Датчик расхода турбины серии VTR

Турбинный датчик расхода серии VTR Турбинный датчик расхода SIKA серии VTR Сверхпрочный, впечатляюще точный турбинный расходомер SIKA VTR позволяет точно, надежно и легко определять расход

Дополнительная информация

Технические данные.Габаритные размеры

0102 Номер модели Характеристики Серия Comfort 5 мм, заподлицо Используется до SIL 2 в соотв. с IEC 61508 Принадлежности BF 18 Монтажный фланец, 18 мм EXG-18 Кронштейн для быстрого монтажа с упором Технические характеристики

Дополнительная информация

Технические данные. Габаритные размеры

0102 Номер модели Характеристики Квази-заподлицо 15 мм Используется до SIL2 в соотв. с IEC 61508 Принадлежности BF 30 Монтажный фланец, 30 мм V1-G-N-2M-PUR, розетка, кабель, M12, 2-контактный, NAMUR, кабель PUR V1-W-N-2M-PUR, розетка

Дополнительная информация

Предустановленный счетчик signo 721

Самое простое управление Впечатляющий, четко читаемый дисплей размером 48x48 мм Входная частота до 60 кГц Простая установка благодаря вставным клеммам ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ Дисплей Высота цифр Напряжение питания

Дополнительная информация

Датчик влажности в воздуховоде

Особенности датчика влажности для воздуховодов SDC-H Сменный сенсорный элемент Измерение влажности для воздуховодов Память минимальных и максимальных значений 0 0 В, 0 0 мА или 0 В, 4 0 мА измерительные сигналы выбираются перемычками

Дополнительная информация

Содержание.Информация о документе

Руководство пользователя Содержание Информация о документе ... 2 Введение ... 3 Предупреждения ... 3 Производитель ... 3 Описание ... Установка ... Конфигурация ... Устранение неисправностей ... 11 Технические данные ... 12 Объем устройства: Печатная плата

Дополнительная информация

EBDSPIR-PRM, EBDSPIR-PRM-IP

Руководство по продукту EBDSPIR-PRM, EBDSPIR-PRM-IP Потолочный ИК-датчик присутствия / отсутствия Обзор ИК-датчик присутствия EBDSPIR-PRM PIR (пассивный инфракрасный) обеспечивает автоматическое управление осветительными нагрузками с помощью дополнительного устройства

Дополнительная информация

U-образный микро-фотоэлектрический датчик

СЕРИЯ U-образный микро-фотоэлектрический Чрезвычайно малый размер обеспечивает экономию места и быструю установку! Чрезвычайно компактный Ультра-маленький тип PM-24 (-R) способствует миниатюризации вашего оборудования.Даже

Дополнительная информация

Как привести в действие Schen

Автоматика / Миниатюрный датчик полого вала типа SCh42F - Ø ​​32 мм Полое отверстие: Ø 6 мм - Ø 3/8 дюйма Разрешение до 5000 ppr IP 65 (IP 50 для варианта разъема IDC) Электрические характеристики Код: Разрешение:

Дополнительная информация

EBDSPIR-DD, EBDSPIR-DD-IP

Руководство по продукту EBDSPIR-DD, EBDSPIR-DD-IP Потолочный ИК-датчик присутствия DALI / DSI затемнение Обзор Датчик присутствия EBDSPIR-DD PIR (пассивный инфракрасный) обеспечивает автоматическое управление осветительными нагрузками с помощью

Дополнительная информация

Frontiers | Кислородные оптодные датчики: принцип, характеристика, калибровка и применение в океане

  • 1 UMR 7093, Laboratoire d'Océanographie de Villefranche (LOV), Национальный центр научных исследований, Sorbonne Universités, UPMC Université Paris 06, Вильфранш-сюр-Мер, Франция
  • 2 GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Киль, Германия
  • 3 Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Киль, Германия
  • 4 CSIRO Oceans and Atmosphere, Хобарт, Австралия
  • 5 Научно-исследовательский институт аквариума Монтерей-Бей, Мосс-Лендинг, Калифорния, США
  • 6 Школа океанографии Вашингтонского университета, Сиэтл, Вашингтон, США

В последнее время измерения концентрации кислорода в океане - одного из самых классических параметров в химической океанографии - переживают возрождение.Это неудивительно, учитывая ключевую роль кислорода в оценке состояния морского углеродного цикла и ощущении пульса биологического насоса. Однако возрождение в значительной степени было вызвано доступностью надежных оптических датчиков кислорода и их кропотливой тщательной характеристикой. Для автономных наблюдений предпочтительнее использовать кислородные оптоды: они широко используются на поплавках, планерах и других автономных океанографических наблюдательных платформах Biogeochemical-Argo.Тем не менее, качество и точность данных часто неоптимальны, отчасти потому, что сенсор и обработка данных не всегда просты и / или характеристики сенсора не учитываются должным образом. Здесь мы хотим обобщить текущие знания о кислородных оптодах, их принципах работы, а также их поведении в отношении кислорода, температуры, гидростатического давления и времени отклика. Основное внимание будет уделено наиболее широко используемым и признанным оптодам Aanderaa и Sea-Bird. Мы еще раз возвращаемся к основам и предостережениям in-situ в воздушной калибровке, а также к коррекции времени отклика для приложений профилирования и предоставляем требования для успешного развертывания в полевых условиях.Кроме того, будут обсуждены все необходимые шаги для пост-коррекции данных кислородного оптода. Мы надеемся, что это резюме послужит исчерпывающим, но кратким справочником, чтобы помочь людям приступить к наблюдениям за кислородом, обеспечить успешное развертывание датчиков и получение данных высочайшего качества, а также облегчить последующую обработку данных о кислороде. В конце концов, мы надеемся, что это приведет к большему количеству более качественных наблюдений за кислородом и поможет улучшить наше понимание биогеохимии океана в меняющемся океане.

1. Введение

Концентрация растворенного кислорода в морской воде входила в набор параметров, измеренных во время знаменитого исследования H.M.S. Экспедиция Челленджера 1873–1876 гг. (Диттмар, 1884), которую принято считать началом современной океанографии. Уже тогда распределение кислорода считалось одновременно сложной и информативной величиной. Об этом свидетельствует удивление Диттмара, обнаружившего небольшое, но широко распространенное пересыщение в поверхностном океане, тогда как очень низкие значения обычно обнаруживались на больших, а иногда и на умеренных глубинах (Richards, 1957).С тех пор кислород был стандартным параметром в океанографии. Однако главной предпосылкой для этого было изобретение Винклером (1888) элегантного и точного мокрого химического метода, который, как ни удивительно, хотя и с различными улучшениями (например, Carpenter, 1965), до сих пор остается стандартным методом. Эта благоприятная ситуация позволила океанологам нарисовать не только наиболее подробную картину распределения кислорода в океане, но и обнаружить незаметные текущие изменения, которые зарекомендовали себя как феномен «дезоксигенации океана» (Keeling et al., 2010).

Растущие проблемы до

Пошаговое руководство по работе с ODME и принципу его работы

Некоторое время назад я написал небольшой пост об ODME, но он будет более подробным. Все больше и больше компаний уделяют внимание сохранению окружающей среды. Нефтяная компания не стремится сотрудничать с компаниями, которые не принимают во внимание экологические аспекты в своей повседневной работе.

Пока что в настоящее время недостаточно просто выполнять требования закона.Все хотят, чтобы мы выходили за рамки требований законодательства.

ODME - одно из устройств, обеспечивающих соблюдение экологических требований на борту судов.

Но по-прежнему задерживаются из-за несоблюдения ODME. Иногда такое несоблюдение является преднамеренным, но во многих случаях непреднамеренным. Компания должна сосредоточиться на развитии культуры безопасности, которая поможет предотвратить умышленное несоблюдение требований.

Но доскональное знание оборудования, такого как ODME, - единственный способ избежать непреднамеренного несоблюдения требований.Это руководство может помочь нам лучше узнать ODME, узнав о нем больше.

Для чего нужен ODME?

Что ж, если вы это читаете, скорее всего, вы знаете, для чего нужен ODME. Но давайте все же спросим об этом. Зачем нам ODME? Разве мы не можем просто запретить выбрасывать масляную смесь за борт и высаживать ее баржей.

Мы заботимся об окружающей среде, но есть предприятия, которые нужно поддерживать. Судовладельцы будут утверждать, что им следует разрешить сбрасывать водную часть нефтесодержащей смеси в море?

ODME обеспечивает баланс между «не выбрасывать нефть в море» и «снижать эксплуатационные расходы» для судовладельцев.

Но иногда мы забываем, что цель ODME - удалить воду из помоев, а не столько нефти, сколько разрешено.

Как это делает ODME?

В общих чертах ODME управляет работой этих двух клапанов, показанных на диаграмме ниже.

Эти два клапана никогда не будут открываться или закрываться вместе. Если один открыт, другой будет в закрытом положении.

Нам известно, что правило 34 Приложения I к Marpol перечисляет условия, при которых нефтесодержащие смеси могут сбрасываться в море.

Когда условия номер 4 и 5 удовлетворены, ODME откроет забортный клапан, чтобы разрешить сброс нефтяной воды. Когда мы превышаем любое из этих двух условий, ODME закроет забортный клапан и откроет отстойный клапан.

Теперь для выполнения этой задачи ODME необходимо измерить

  • Мгновенная скорость сброса для обеспечения того, чтобы она не превышала 30 л / нм
  • Общее количество выгружено, чтобы гарантировать, что оно не превышает требуемого

Итак, давайте посмотрим, какие компоненты помогают ODME измерять эти вещи.

Какие все компоненты делают ODME

Если вы помните, формула для мгновенной скорости разряда равна

.

Теперь, если ODME необходимо измерить IRD, ему обязательно потребуются значения содержания масла в PPM и скорости потока. Скорость соединения обычно указывается либо из журнала, либо из GPS.

Все эти значения передаются в вычислительный блок ODME. Вычислительный блок выполняет все математические вычисления для получения требуемых значений. В большинстве случаев вы найдете вычислительный блок в диспетчерской.Теперь посмотрим, как и откуда вычислительный блок получает эти значения

Расход

Вычислительный блок

ODME получает расход от расходомера. Небольшая пробоотборная линия идет от основной линии, проходит через расходомер и возвращается к основной линии. Расходомер рассчитывает расход в м3 / ч и передает это значение в вычислительный блок через сигнальный кабель.

Измерение PPM

Измерительная ячейка - это компонент, который измеряет количество масла (в ppm) в воде.Измерительная ячейка находится в шкафу под названием «Блок анализа». В большинстве случаев вы найдете «Блок анализа» в бювете.

Принцип измерения основан на том факте, что разные жидкости имеют разные характеристики светорассеяния. Основываясь на диаграмме светорассеяния масла, измерительная ячейка определяет содержание масла.

Проба воды пропускается через трубку из кварцевого стекла. А содержание масла определяется путем последовательного прохождения этой пробы воды через разные детекторы.

Но для измерения PPM в пробе воды проба сбросной воды должна пройти через измерительную ячейку. Эту работу выполняет пробоотборный насос.

Насос для отбора проб отбирает пробу из нагнетательной линии перед выпускными клапанами. Этот образец отправляется в измерительную ячейку (в блоке анализа) для измерения содержания масла, а затем отправляется обратно в ту же линию нагнетания.

Важно, чтобы насос для отбора проб не работал всухую или с избыточным давлением нагнетания. Чтобы избежать этой ситуации, внутри анализирующего блока установлен датчик давления.Этот датчик давления измеряет давление на входе и выходе насоса для отбора проб.

Измерительная ячейка всегда должна получать непрерывный поток пробы, чтобы анализировать самую свежую пробу. Датчик давления также исключает возможность работы ODME при закрытых пробоотборных клапанах.

Измерительную ячейку необходимо регулярно чистить во время работы. Это сделано во избежание отложения масляных следов вокруг измерительной ячейки, которые могут давать неверные показания. Для очистки измерительной ячейки ODME выполняет цикл очистки с заранее заданным интервалом во время работы.Цикл очистки включает промывание ячейки пресной водой.

Линия очистки и линии отбора проб в измерительные ячейки разделены пневматическими клапанами. Таким образом, при запуске цикла очистки происходит следующее:

  • Пневматический клапан линии пресной воды в измерительную ячейку открывается
  • Пневматический клапан линии отбора пробы в измерительную ячейку закрывается
  • Если ODME имеет приспособление для впрыска моющего средства, необходимое количество моющего средства будет впрыснуто во время цикла очистки

Нам необходимо убедиться, что баки для моющего средства не пусты, и мы используем только моющее средство, рекомендованное производителем.

Итак, есть три дополнительные строки, которые вы найдете в блоке анализа для цикла очистки.

  • Линия пресной воды для очистки измерительной ячейки
  • Воздуховод для управления пневмоклапанами
  • Линия чистящего раствора для лучшей очистки измерительной ячейки

Блок анализа отправляет значения данных, такие как давление и содержание масла, в вычислительный блок в CCR. В зависимости от марки блок анализа отправляет эти значения либо непосредственно в вычислительный блок, либо через блок преобразования.

Если установлен преобразователь, он может выполнять дополнительные задачи, например, контролировать цикл очистки.

Вычислительный блок вычисляет IRD на основе всех этих значений, переданных ему. Если IRD меньше 30 л / миля, он дает команду блоку электромагнитного клапана открыть забортный клапан и закрыть обратный клапан рециркуляции. Когда IRD становится больше 30 л / миля, он закрывает забортный клапан.

Вычислительный блок также вычисляет количество фактической нефти, сброшенной в море.Требование состоит в том, что мы не можем выгружать более 1/30000 от общего количества перевозимого груза. Прежде чем мы запустим ODME, нам нужно вычислить и передать это максимально допустимое значение в ODME. Об этом мы поговорим позже в этом посте.

Но, как видите, постепенно мы создали базовую линейную диаграмму ODME. Теперь, если вы можете извлечь линейную диаграмму ODME на своем судне, проверьте, можете ли вы относиться к ней. Я наугад взял линейную диаграмму одного из производителей, чтобы посмотреть, сможем ли мы идентифицировать части и линию ODME? Я мог бы, вы также можете идентифицировать себя на изображении ниже?

Если бы вы могли, очень хорошо.Но если вам все еще нужны ответы, вот они на изображении ниже

Теперь, когда мы ясно понимаем, из чего состоит ODME и какие компоненты ODME, давайте посмотрим, как старший офицер должен управлять ODME.

Работа ODME

Как мы знаем, ODME требуется в соответствии с Приложением I Marpol, которое касается аспектов загрязнения, связанных с нефтяными грузами. Теперь за 10 шагов давайте посмотрим, как нам следует использовать ODME.

Предположим, мы находимся на танкере-продукте дедвейтом 45000 тонн, который только что выгружал нефтеналивной груз объемом 29000 тонн (30000 м3 при 15 ° C).Этот танкер должен очистить эти танки, в которых находился общий нефтяной груз в 29000 тонн. Как продолжить очистку и слив помои с помощью ODME?

Шаг 1: Установите общее количество масла в ODME

Компания Marpol установила предел общего количества масла, которое мы можем слить в промывочную воду. Этот лимит составляет 1/30000 от общего количества перевозимого груза. Итак, в нашем примере с танкером-продуктовозом рассчитаем

Всего грузов, перевезенных в очищаемых танках: 30000 м3 при 15 ° C

Общее количество сливаемого масла из мойки = 1 м3 (1000 литров)

Установите общий предел масла в 1000 литров в ODME.Продемонстрируем это в ODME make Rivertrace engineering.

Чтобы установить общий предел масла, перейдите к разделу «Распределение масла» в разделе «Выбор режима», нажав кнопку ввода (центральная).

В разделе «Настройка сброса масла» перейдите к «пределу срабатывания сигнализации» и нажмите «Ввод».

Установите новое значение с помощью стрелок вверх и вниз и нажмите ввод.

Он попросит подтвердить, что мы и установили, и теперь мы установили максимальный предел слива масла.

2.Время оседания минимум 36 часов

Промоем резервуары и соберем отстой в отстойный резервуар. Но прежде чем мы сможем откачивать нефтесодержащую воду через ODME, нам нужно дать время отстоя как минимум 36 часов. Это время отстаивания обеспечивает полное отделение масла от воды.

Мы можем возразить, что если наш расход ограничен 30 л / мор. Мили, то какое это имеет значение для времени установления? Но факт в том, что даже когда мы можем использовать ODME для сброса нефтесодержащей воды, мы должны обеспечить минимальное содержание масла в воде.

3) Проверьте все остальные условия в Приложении I Marpol, Reg 34

Мы должны убедиться, что другие условия, связанные с движением судна по маршруту, минимальной скоростью и удаленностью от ближайшего берега, соответствуют требованиям.

4) Подготовьте ODME к работе

После того, как мы будем удовлетворены всеми условиями, мы можем подготовиться к сбросу стоков за борт.

Мы уже обсуждали, какие компоненты присутствуют в ODME и каковы их функции. Итак, мы знаем, что нам нужно сделать, чтобы настроить ODME для работы.Конечно, на разных судах все может немного отличаться, но большинство вещей будет общим. Мы должны проверить и найти каждый элемент, упомянутый в руководстве. Вот краткое изложение некоторых общих элементов, которые необходимо проверить.

Определение, принцип работы, применение и примеры датчика Холла

Напряжение Холла обнаружено Эдвином Холлом в 1879 году. Эффект Холла возникает из-за природы тока в датчике. дирижер. Многие изобретения использовали эту теорию эффекта Холла. Эта теория также используется в датчиках тока, датчиках давления, датчиках потока жидкости и т. Д. Одним из таких изобретений, которые могут измерять магнитное поле, является датчик эффекта Холла.

Определение датчика Холла

Датчики на эффекте Холла - это линейные преобразователи, которые используются для измерения величины магнитного поля. Работая по принципу эффекта Холла, эти датчики генерируют напряжение Холла при обнаружении магнитного поля, которое используется для измерения плотности магнитного потока.

Линейные датчики могут измерять широкий диапазон магнитных полей. Помимо магнитных полей, эти датчики также используются для определения близости, положения и скорости.Для этих датчиков выходное напряжение прямо пропорционально величине магнитного поля.

Принцип действия датчика Холла

В качестве принципа работы датчика Холла используется принцип напряжения Холла. По тонкой полоске проводника при подаче электричества электроны текут по прямой линии. Когда этот заряженный проводник входит в контакт с магнитным полем, которое направлено перпендикулярно движению электронов, электроны отклоняются.

Некоторые электроны собираются с одной стороны, а некоторые - с другой. Из-за этого одна из плоскостей проводника ведет себя как отрицательно заряженная, а другая - как положительно заряженная. Это создает разность потенциалов и напряжение. Это напряжение называется напряжением Холла.

Электроны продолжают перемещаться из одной стороны плоскости в другую, пока не будет достигнут баланс между силой, приложенной к заряженным частицам из-за электрического поля, и силой, вызвавшей магнитный поток, вызвавший это изменение.Когда это разделение прекращается, значение напряжения Холла в этот момент дает меру плотности магнитного потока.


Датчик Холла Схема

В зависимости от соотношения между напряжением Холла и плотностью магнитного потока датчики Холла бывают двух типов. В линейном датчике выходное напряжение линейно связано с плотностью магнитного потока. В пороговом датчике при каждой плотности магнитного потока выходное напряжение будет резко падать.

Датчики на эффекте Холла можно рассматривать как линейные преобразователи.Для обработки выходного сигнала датчика требуется линейная схема, которая может обеспечивать постоянный ток возбуждения для датчиков, а также усиливает выходной сигнал.

Применение датчика Холла

Датчики Холла применяются следующим образом:

  • В сочетании с обнаружением порогового значения они действуют как переключатель.
  • Они используются в приложениях со сверхвысокой надежностью, таких как клавиатуры.
  • Датчики на эффекте Холла используются для измерения скорости вращения колес и валов.
  • Они используются для определения положения постоянного магнита в бесщеточных электродвигателях постоянного тока.
  • Датчики на эффекте Холла встраиваются в цифровые электронные устройства вместе с линейными преобразователями.
  • Определение наличия магнитного поля в промышленных приложениях.
  • Используется в смартфоне для проверки, закрыта ли откидная крышка.
  • Для бесконтактного измерения постоянного тока в трансформаторах тока используется датчик Холла.
  • Используется как датчик для определения уровня топлива в автомобилях.

Примеры

Некоторыми примерами применения датчиков Холла являются трансформаторы тока, определение положения, аксессуары Galaxy S4, переключатель клавиатуры, компьютеры, датчик приближения, определение скорости, приложения для измерения тока, тахометры, анти- замковые тормозные системы, магнитометры, двигатели постоянного тока, дисководы и т. д.…

Датчики на эффекте Холла доступны в виде различных ИС. Многие из имеющихся на рынке датчиков на эффекте Холла содержат чувствительный элемент вместе с усилителем IC с высоким коэффициентом усиления.Они защищены от изменений окружающей среды благодаря своей защитной упаковке. Какую из микросхем датчика Холла вы использовали?

Принцип работы, применение и ограничения ультразвуковых датчиков

Рисунок 1: Ультразвуковой датчик HC SR04. (Источник: Digikey

Ультразвуковой датчик (или преобразователь) работает по тем же принципам, что и радиолокационная система. Ультразвуковой датчик может преобразовывать электрическую энергию в акустические волны и наоборот. Сигнал акустической волны - это ультразвуковая волна, распространяющаяся с частотой выше 18 кГц. .Знаменитый ультразвуковой датчик HC SR04 генерирует ультразвуковые волны с частотой 40 кГц.

Обычно микроконтроллер используется для связи с ультразвуковым датчиком. Чтобы начать измерение расстояния, микроконтроллер отправляет сигнал запуска на ультразвуковой датчик. Рабочий цикл этого триггерного сигнала составляет 10 мкс для ультразвукового датчика HC-SR04. При срабатывании ультразвуковой датчик генерирует восемь акустических (ультразвуковых) волн и запускает счетчик времени. Как только будет получен отраженный (эхо) сигнал, таймер останавливается.Выходной сигнал ультразвукового датчика представляет собой мощный импульс той же длительности, что и разница во времени между переданными ультразвуковыми импульсами и принятым эхо-сигналом.

Рисунок 2: Представление триггерного сигнала, акустических всплесков, отраженного сигнала и выхода эхо-вывода. (Источник: Руководство пользователя HC-SR04)

Микроконтроллер интерпретирует сигнал времени на расстояние, используя следующие функции:

Теоретически расстояние можно рассчитать с помощью формулы измерения TRD (время / скорость / расстояние).Поскольку рассчитанное расстояние - это расстояние, пройденное от ультразвукового преобразователя до объекта и обратно до преобразователя, это двустороннее путешествие. Разделив это расстояние на 2, вы можете определить фактическое расстояние от преобразователя до объекта. Ультразвуковые волны распространяются со скоростью звука (343 м / с при 20 ° C). Расстояние между объектом и датчиком составляет половину расстояния, пройденного звуковой волной. [Iv] Следующее уравнение рассчитывает расстояние до объекта, помещенного перед ультразвуковым датчиком:

Приложения

Ультразвуковые датчики используются во многих областях техники.«Бесконтактное» измерение расстояния очень полезно в автоматизации, робототехнике и приборостроении. Ниже мы исследуем области применения ультразвуковых датчиков:

Ультразвуковые анемометры

Рис. 3. Ультразвуковой анемометр 2D определяет горизонтальную составляющую скорости и направления ветра (Источник: Biral).

Метеостанции обычно используют анемометры, поскольку они эффективно определяют скорость и направление ветра. 2D-анемометры могут измерять только горизонтальную составляющую скорости и направления ветра, тогда как 3D-анемометры могут измерять также вертикальную составляющую ветра.

Помимо измерения скорости и направления ветра, ультразвуковые анемометры также могут измерять температуру, потому что на скорость ультразвуковых звуковых волн влияют изменения температуры, при этом сохраняя независимость от изменений давления. Температура рассчитывается путем измерения изменений скорости ультразвукового звука.

Ультразвуковой анемометр более долговечен по сравнению с чашечным анемометром и крыльчатым анемометром, поскольку у него нет движущихся частей и он работает с использованием ультразвуковых звуковых волн.[vi]

Рис. 4. Ультразвуковой анемометр 3D измеряет как горизонтальные, так и вертикальные компоненты скорости и направления ветра. (Источник: Biral)

Датчик уровня моря

Приливомер используется для контроля уровня моря. Он также обнаруживает приливы, штормовые нагоны, цунами, волны и другие прибрежные процессы. [vii] Приливомер может использовать ультразвуковой датчик для определения уровня воды в реальном времени. Датчик часто связан с онлайн-базой данных, где ведется запись, и в случае рискованной ситуации система может вызвать тревогу.

Уровень бака

Измерение уровня жидкости в резервуаре аналогично манометру. Однако в этом случае текучая среда может быть чистой водой, коррозионно-активным химическим веществом или легковоспламеняющейся жидкостью. В отличие от оптических датчиков и поплавковых выключателей, ультразвуковые датчики менее подвержены коррозии, поскольку они не контактируют с жидкостью.

Функционален при солнечном свете

Солнечный свет на поверхности Земли состоит примерно на 52-55% из инфракрасного света. [Ix] Если инфракрасный датчик обнаруживает объект с использованием инфракрасного света, процесс нарушается из-за интерференции инфракрасного света, присутствующего в солнечном свете.Однако на ультразвуковые датчики не влияет инфракрасный спектр солнечного света.

Системы управления полотном

Системы управления полотном позиционируют плоские материалы (например, газеты, пластиковую пленку) и широко используют ультразвуковые датчики. По словам Максесса, «в 1939 году Ирвин Файф изобрел первое веб-руководство в своем гараже в Оклахома-Сити, штат Оклахома, решив задачу владельца газеты по поддержанию выравнивания бумаги в его высокоскоростной газетной машине». [X] Система веб-направляющих использует бесконтактный датчик для обнаружения и отслеживания объектов на нескольких этапах.Цель состоит в том, чтобы обеспечить правильное расположение материала. Если материал движется не по центру, система механически помещает его обратно на рабочий тракт машины. Ультразвуковые датчики подходят для систем управления полотном, поскольку этот процесс требует бесконтактной, высокоскоростной и эффективной работы.

БПЛА навигационный

Рисунок 5: Ультразвуковой датчик, измеряющий высоту во время полета дрона. (Источник: RadioLink)

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны обычно используют ультразвуковые датчики для наблюдения за любыми объектами на пути и удалении от земли.

Автономная функция определения безопасных расстояний позволяет самолету избегать столкновений. А поскольку траектория полета изменяется мгновенно, ультразвуковое определение расстояний может предотвратить падение дрона.

Рис. 6. Ультразвуковой датчик, измеряющий расстояние от объекта во время полета дрона. (Источник: RadioLink)

Ограничения ультразвуковых датчиков

Ультразвуковые датчики, такие как HC-SR04, могут эффективно измерять расстояния до 400 см с небольшим допуском в 3 мм.[xiii] Однако, если целевой объект расположен так, что ультразвуковой сигнал отклоняется, а не отражается обратно в ультразвуковой датчик, вычисленное расстояние может быть неверным. В некоторых случаях целевой объект настолько мал, что отраженный ультразвуковой сигнал недостаточен для обнаружения, и расстояние не может быть правильно измерено.

Кроме того, такие предметы, как ткань и ковер, могут поглощать звуковые сигналы. Если сигнал поглощается концом целевого объекта, он не может отражаться обратно на датчик, и, следовательно, расстояние не может быть измерено.

Рисунок 7: Изображение отклонения ультразвукового сигнала из-за положения целевого объекта, что приводит к ошибке. (Источник: Macduino)

Высокая чувствительность ультразвуковых датчиков делает их эффективными, но эта чувствительность также может вызывать проблемы. Ультразвуковые датчики могут обнаруживать ложные сигналы, исходящие от радиоволн, нарушенных системой кондиционирования воздуха, и импульсы, исходящие, например, от потолочного вентилятора.

Ультразвуковые датчики могут обнаруживать объекты, находящиеся в пределах их досягаемости, но они не могут различать разные формы и размеры.Однако это ограничение можно преодолеть, если использовать два датчика вместо одного. Оба датчика можно установить на некотором расстоянии друг от друга, либо они могут быть рядом. Наблюдая за перекрывающейся заштрихованной областью, можно лучше понять форму и размер целевого объекта.

Рисунок 8: Изображение перекрывающейся области при размещении двух ультразвуковых датчиков на расстоянии или рядом друг с другом. (Источник: msu.edu)

https://www.mouser.com/ds/2/813/HCSR04-1022824.pdf [ii] https://www.mpja.com/download/hc-sr04_ultrasonic_module_user_guidejohn.pdf
https://www.mpja.com/download/hc-sr04_ultrasonic_module_user_guidejohn.pdf
https://www.teachengering activity / view / nyu_soundwaves_activity1
https://www.arrow.com/en/research-and-events/articles/ultrasonic-sensors-how-they-work-and-how-to-use-them-with-arduino
https://en.wikipedia.org/wiki/Anemometer

Ультразвуковые датчики ToughSonic® помогают предупреждать о цунами


Принципы термической экологии: температура, энергия и жизнь; Кларк, Эндрю.2017 год
http://www.maxcessintl.com/fife
https://en.wikipedia.org/wiki/Web-guiding_systems
https://www.maxbotix.com/uav-ultrasonic-sensors.htm
https: //www.mouser.com/ds/2/813/HCSR04-1022824.pdf
http://cmra.rec.ri.cmu.edu/content/electronics/boe/ultrasonic_sensor/1.html
https: // www.egr.msu.edu/classes/ece480/capstone/fall09/group05/docs/ece480_dt5_application_note_nkelly.pdf
https://www.egr.msu.edu/classes/ece480/capstone/ece480/capstone/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/docs/group05/docspdf

Принцип работы -Электрохимический датчик газа

Принципиальные схемы газового датчика электрохимического типа и химических реакций

Датчик газа Фигаро Электрохимический тип представляет собой амперометрический топливный элемент с двумя электродами. Основные компоненты двух электродных датчиков газа - это рабочий (чувствительный) электрод, противоэлектрод и ионный проводник между ними. Когда токсичный газ, такой как монооксид углерода (CO), контактирует с рабочим электродом, на рабочем электроде происходит окисление газа CO в результате химической реакции с молекулами воды в воздухе (см. Уравнение 1).

CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e - … (1)

Соединение рабочего электрода и противоэлектрода посредством короткого замыкания позволит протонам (H +), генерируемым на рабочем электроде, течь к противоэлектроду через ионный проводник. Кроме того, генерируемые электроны перемещаются к противоэлектроду через внешнюю проводку. На противоэлектроде будет происходить реакция с кислородом воздуха (см. Уравнение 2).

(1/2) O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O… (2)

Общая реакция показана в уравнении 3. Датчик газа электрохимического типа Figaro работает как батарея, в которой газ является активным материалом для этой общей реакции батареи.

CO + (1/2) O 2 → CO 2 … (3)

Путем измерения тока между рабочим электродом и противоэлектродом этот электрохимический элемент можно использовать в качестве датчика газа.

Теоретическое уравнение для обнаружения CO

Чтобы измерить выходной ток датчика, он должен быть подключен к внешней цепи. Управляя потоком газа к рабочему электроду с помощью диффузионной пленки, выходной ток, протекающий по внешней цепи, будет пропорционален концентрации газа (см. Уравнение 4 и диаграмму справа). Линейная зависимость концентрации газа от выходного сигнала сенсора делает эту технологию идеальной для приложений обнаружения газа.

I = F × (A / σ) × D × C × n… (4)

где:
I: выход датчика
F: постоянная Фарадея
A: площадь поверхности диффузионной пленки
σ : Толщина диффузионной пленки
D: коэффициент диффузии газа
C: концентрация газа
n: количество реакционных электронов

Характеристики

Потенциал окисления газообразного CO (выраженный уравнением 1) ниже, чем потенциал окисления электрода (2H + + 2e - H 2 ), т.е.е. окисление CO имеет менее благородный потенциал, чем раскисление. Поскольку эта реакция протекает легко, для стимуляции химической реакции сенсора не требуется никакой внешней энергии, в отличие от сенсоров с тремя электродами. В результате этот датчик с двумя электродами обеспечивает превосходные характеристики помехоустойчивости, повторяемости и энергопотребления.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *