какие датчики применяются в системах сигнализации и системах автоматического контроля
Датчики для охранных систем
Интеллектуальные системы управления и сигнализации все больше входят в нашу жизнь. Если раньше охранно-управляющие комплексы больше использовались на крупных производствах, то сейчас они начали входить в повседневный быт.
Боитесь затопить соседей? – без проблем, можно организовать мониторинг протечек, установив датчики утечки воды.
Мечтаете, чтобы при вашем входе в помещение (например, темный подъезд дома) включался свет, без манипуляций в темноте с выключателем? – датчики света, движения или звука помогут вам организовать это, да еще и посодействуют экономии электричества.
Сейчас вы можете организовать управление всеми коммуникациями и охраной дома со своего смартфона, оборудовав помещение системой мониторинга и подключив соответствующее приложение.
В первую очередь они делятся на работающие автономно или в составе охранной системы. Если вы подбираете датчик для интеграции в охранную систему, то нужно проверить, совместим ли он с ней.
Также при покупке датчика следует обратить внимание – проводной он или беспроводной. Для передачи сигнала проводного датчика придется монтировать провода – а это не всегда удобно, особенно если охранно-мониторинговая система устанавливается не на стадии ремонта или строительства. Беспроводной датчик передает сигнал по радиоканалу или другим методом, без использования проводов, но его недостаток – автономные элементы питания (батарейки либо аккумуляторы), которые нужно будет время от времени менять или заряжать.
Если планируется установка датчика вне помещения, необходимо отдать предпочтение моделям со степенью защиты корпуса корпуса от IP 52 и выше.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДАТЧИКОВ ОХРАННЫХ СИСТЕМ
Датчики движения – устройства, реагирующие на появление постороннего объекта в зоне слежения. В общем случае датчик состоит из излучателя, формирующего сигнал (свет или волну) и приемника, фиксирующего сигнал. Как только в зону действия попадает объект, сигнал прерывается или отражается от объекта, что фиксируется датчиком. Излучатель и приемник сигнала бывают в одном корпусе или в нескольких – зависит от модификации устройства.
Наибольшее распространение получили инфракрасные (реагирующие на тепловые волны) и оптические датчики (реагирующие на световые волны). Меньше используются ультразвуковые устройства – ввиду негативного влияния на живые организмы.
Если вас смущает, что датчик движения может ложно срабатывать на домашнее животное, подберите модель с возможностью корректировки высоты зоны сканирования – если установить эту зону в метре от пола, кошка в нее уже не попадет.
Сфера применения датчиков движения широка – их можно использовать как для автоматизации освещения, так и для охранных сигнализаций.
Стоимость датчиков движения – начинается в районе 700 рублей.
Датчики дыма – устройства, реагирующие на задымление воздуха в помещении. Принцип работы основан на фиксации изменения плотности воздуха (радиоизотопные) или его рассеивающей способности (оптико-электронные). И у первой, и у второй группы есть свои достоинства и недостатки. В конструкцию радиоизотопных датчиков входит радиоактивный элемент, что существенно снижает область применения этих устройств, несмотря на довольно высокую эффективность – в жилых помещениях их ставить нельзя. Оптико-электронные датчики плохо реагируют на огонь без дыма и хуже работают в помещениях с высокой запыленностью, но для жилых помещений и мест, где постоянно находятся люди – это оптимальный вариант.
К достоинствам этого типа датчиков можно отнести недороговизну. Ведь они могут работать автономно, сигнализируя о срабатывании сиреной либо иным методом.
Стоимость датчиков дыма – начинается в районе 700 рублей.
Датчики протечки воды – устройства, реагирующие на утечку жидкости. Принцип работы простой – датчик устанавливается на поверхность, где может быть протечка (например – пол в ванной), и при попадании внутрь него воды, посылает об этом сигнал на управляющий контроллер. С управляющего контроллера в свою очередь поступает сигнал на электропривод задвижки вывода водопроводного стояка.
Система эффективна и удобна, но тоже не лишена недостатков – задвижки ставятся на вывод стояка, со стороны квартиры, поэтому если протечка произойдет в квартире – все будет хорошо, система ликвидирует утечку. А вот если протечка будет по стояку – система ничего сделать не сможет, придется вызывать сантехника и перекрывать весь стояк дома. Также к недостаткам можно отнести довольно высокую стоимость системы контроля протечек: хотя сами датчики недороги, чтобы они эффективно работали, нужно будет докупить модуль контроля и запорную арматуру.
Стоимость датчиков протечки воды – начинается от 280 рублей.
По принципу работы датчики делятся на полупроводниковые, каталитические и инфракрасные. Первые две группы фиксируют превышение концентрации газа в воздухе на основе химических процессов, третья группа – на основе изменения скорости прохождения ИФ-волны через загазованный воздух.
Самым лучшим решением по мониторингу утечек газа можно назвать установку датчика, к которому можно подключить клапан-отсекатель газа – для устранения утечки в момент обнаружения. Также нелишней функцией будет GPS-модуль, который оповестит вас о срабатывании, сообщением на телефон.
Стоимость датчиков утечки газа – начинается от 3000 рублей.
Датчики разбития стекла – устройства, реагирующие на нарушение целостности стекла.
Встречаются различных типов:
Электроконтактные извещатели используются очень давно и сейчас считаются несколько устаревшими, но тем не менее еще не вышли окончательно из обихода ввиду дешевизны и простоты. Пьезоэлектрические датчики наиболее распространены из-за достаточной эффективности и более низкой стоимости, чем акустические.
Стоимость датчиков разбития стекла – начинается в районе 300 рублей.
Датчики температуры и влажности – измеряют параметры микроклимата помещения. Что отличает их от привычного термометра? – в первую очередь, возможность работы в системе контроля. А второе отличие – наличие интерфейсов, позволяющих получать информацию об измеряемых параметрах напрямую на телефон. Находка для любителей держать все под контролем.
Стоимость датчиков контроля влажности и температуры – начинается в районе 2500 рублей.
Датчики открытия – фиксируют факт открытия двери или окна, посылая сигнал в головной модуль охранной системы (при работе в составе охранного компллекса) или на сирену (при работе автономно). Принцип работы прост – датчик содержит контакты, размыкающиеся при открытии двери.
Стоимость датчиков открытия – начинается в районе 300 рублей.
Имитаторы нахождения в помещении людей – устройства, создающие «эффект присутствия». При наступлении заданных параметров (темное время суток, или по таймеру) устройство начинает излучать свет, меняя яркость и интенсивность, создавая иллюзию присутствия хозяев.
Стоимость имитаторов – начинается в районе 900 рублей.
КРАТКОЕ РЕЗЮМЕ
Не стоит забывать, что для корректной работы оборудования в первую очередь важно соблюдение правил установки датчиков, описанные в инструкции к ним – если написано, что датчик нужно крепить на стену на высоту не более 2 метров, значит нужно сделать именно так! Иначе оборудование не будет работать корректно, а вы будете пенять на плохое качество устройств.
Давно ушли в прошлое времена, когда управление всеми системами дома с телефона или планшета казалось чем-то нереальным или заоблачно дорогим. Сейчас за вполне умеренные деньги (особенно если сравнить их со стоимостью какого-нибудь модного гаджета) можно сделать свое жилище более безопасным. А ведь что может быть важнее безопасности близких?
Датчики и их разновидности
Датчики — устройства, содержащие чувствительные части, реагирующие на определенные факторы с целью управления, контроля, мониторинга работы электроустановок, электроники, силовых систем, двигателей, бытовых и иных приборов. Изделия регистрируют изменения среды и, посылая команду исполнительным частям, обеспечивают автоматизацию, автономность оснащения или передают данные на устройства слежения. С помощью датчиков обеспечивается также и безопасность, оборудования или окружающей среды (например, пожарные сенсоры). Для каждого типа оборудования характерный определенный вид детекторов с нужными функциями, стойкостью, сенситивностью — рассмотрим их. А также опишем устройство, принцип работы, внешний вид сенсоров. Таким образом, читатель сможет сориентироваться, где какое устройство применяется, что надо ремонтировать или покупать для замены.
Что такое датчик
Под датчиком, сенсором, детектором подразумевают прибор, узел обособленного типа (интегрированный или в большей мере отдельный, но различимый), имеющий в своем составе один или больше первичных преобразователей измерительных типов. Назначение — выработка данных замеров в виде, подходящем для передачи, исследования, оценки, обработки, дальнейшей трансформации, хранения. Такая пересылка не поддается непосредственному восприятию наблюдателями. Пример простейшего устройства – микрофон, это звуковой детектор (громкость воспринимается, но ее силу в дБ человеку сложно оценить)
Детекторы могу иметь промежуточные узлы — вспомогательные или прямо необходимые для работы измерительные преобразователи, а также меру.
Устройство может быть вынесено на любые расстояния от обслуживающей системы, объекта, приемника. Длина определяется возможностью инструментов и методов связи (кабели, радиосигнал).
Задачи и роль датчиков
Задача сенсоров — передать параметры исследуемых факторов на приемник для последующей обработки им. А также, как уже мы отметили выше, детекторы могут делать своими дополнительными преобразователями некоторую подготовительную обработку импульсов, приводя их в удобную для передачи форму.
Но может быть еще важная задача. Если соотношение показателя величины сенсора на выходе с соответствующим значением таковой входной нормированное, то такие изделия являются измерительными средствами. То есть выполняют не только пассивную роль мониторинга, но и замеряют характеристики исследуемых факторов в диапазонах, допускающихся их техническими возможностями.
Есть многофункциональные модификации датчиков, воспринимающие и преобразовывающие, работающие с несколькими входными величинами. Помимо главной опции — восприятия значений, создание измерительного импульса — выполняют дополнительные опции, такие как фильтрация, предварительная обработка и так далее.
Датчик (сенсор, детектор) — это составляющие технических систем, их опции такие для обслуживаемых приложений:
Изделия преобразуют данные о контролируемой среде — давлении, t°, расходе, концентрации, частоте, скорости, перемещении, электропараметрах — в сигналы (электро, пневмо, оптические). Создается наиболее подходящая для передачи и восприятия приемником форма для дальнейших измерений, обработки, подачи, трансформации, хранения, регистрации данных.
Сфера применения
Датчики используются везде там, где для работы прибора, техники, конструкций, систем, узлов требуется мониторинг определенных факторов (мы их перечислили выше). Ярким примером является температура: пожарный сенсор фиксирует превышение порогового значения и подает на узлы сигнализации данные об этом, а тот включает звуковую, световую индикацию, автоматическое пожаротушение.
Термодатчик в бойлере фиксирует достижение водой определенного уровня нагрева, дает импульс на реле термостата и тот отключает прибор. Множество датчиков есть в автомобилях, например, один из них — детектор вращения коленвала — подает информацию на ЭБУ, а тот регулирует работу системы впрыска топлива.
Вот лишь небольшая часть оборудования, где используются датчики:
Сложно назвать такую область, в которой бы отсутствовали датчики. Часто сенсоры связаны с чисто измерительными приборами — барометрами, термометрами, высотомерами. Последние делают замеры, датчик улавливает эти значения и передает на оборудование, автоматику.
Если обобщить, то термин «датчик» появился с развитием автоматизации управления, контроля, работы. Традиционной является следующая цепочка:
Датчик (улавливает и передает данные об исследуемых факторах, состоянии) — узел (прибор, система) управления (дает команду) — исполнительное устройство (принимает указания и настраивает обслуживаемый объект).
Датчик отличается от измерителя тем, что он в охватывающем им диапазоне только фиксирует выход сигнала исследуемого фактора. Поэтому часто для полноценной работы оснащения есть еще и узел, осуществляющий замеры, и они тесно связанные, могут быть интегрированными друг с другом, настолько, что отдельная работа их была бы невозможной.
Названия
Применяемые нами синонимы для описываемых устройств будем понимать как равнозначные — они обозначают измерительный преобразователь с функциями восприятия входных величин и формирования измерительных сигналов. Если говорить строго, то слово «сенсор» имеет акцент на восприятии, «датчик», — на создание и выдачу измерительных импульсов, «детектор» — на обнаружение определенных факторов. Но все эти свойства будем считать присущими каждому используемому нами синониму.
Все чаще используются модели изделий со сложной обработкой сигналов, с опциями регулировки, настройки параметров, интерфейсом управляющей системы. Надо сказать, что датчиками можно назвать и биологические маркеры. То есть термин допустимо трактовать расширенно.
При использовании измерителей, показания оборудования воспринимаются, обычно, напрямую — на дисплеях, табло, панелях, посредством световых, звуковых сигналов и проч. Показания же датчиков требуют трансформации в форму, которая может быть воспринята приемником и/или человеком.
Автоматизированное оснащение управления может иметь детекторы в роли инициаторов для сработки оборудования, арматуры, программ. Показания при этом, как правило, поступают на запоминающие элементы для контрольно-аналитических процессов, вывода на табло, на печать.
Устройство датчиков, принцип работы
Итак, датчик он же sensor является элементом узлов измерительных, сигнальных, регулирующих, управляющих частей оснащения. Деталь преобразует контролируемую, регулируемую величину (t°, давление, частоту, интенсивность света, электропараметров) в импульс, удобный для измерения, подачи, хранения, обработки, фиксации, а иногда он влияет на управляемые процессы.
Если упростить, то детектор является устройством, трансформирующим входное воздействие любых физических величин в сигнал, подготовленный для дальнейшей работы с ним.
Составные части
Есть чрезвычайно много конструкций сенсоров, чувствительных их частей, а также принципы сработки, взаимодействия, но все они обычно сводятся к такой структуре:
Общую схему датчика (Д) можно отобразить как совокупность чувствительного элемента (ЧЭ) и преобразующей части (Пр.) Первый в системах автоматики, телемеханики — это орган чувств. Предназначенный, чтобы преобразовывать, подготавливать контролируемую величину (х) придавая ей форму сигнала х1, удобную для восприятия, измерения. Например, в преобразователе часто осуществляется трансформация импульса (х1) в электрический сигнал (у).
На вход детектора могут поступать как электроимпульсы, так и любые другие, иного характера (пневмо, давление, световые, звуковые и прочие), но с выхода наиболее удобно снимать электросигнал — его просто и легко усиливать, оценивать, передавать можно почти на неограниченные расстояния.
Подбор датчиков, какие параметры учитывают
Сенсор, например, на замену сломанного, подбирают под параметры:
Остальные важные параметры:
При подборе надо проверять допуски — совокупность характеристик, допустимых для конкретного оборудования. Например, диапазон погрешностей, отклонений (±).
Статические качества. Выражают, насколько корректен выход датчика, насколько правильно отражает замеряемые величины спустя определенное время после их изменения, когда вых. импульс установился с новым значением. К таковым относятся:
Динамические характеристики. Редко приводятся в техописаниях. Для бытовых приборов, обычных целей их можно не учитывать.
Их берут во внимание, если требуется детектор для особо чувствительного оборудования (лабораторного, научного, для экспериментов), для предельно возможной точности, исключающей любые сбои, погрешности (сфера энергетики, космическая отрасль). К таковым относятся:
Требования для датчиков
Можно подобрать сенсор с большой погрешностью, если это допускается производителем, затребовано именно под особенности приложения или особо не влияет на качество работы.
Но в общем лучшими изделиями будут таковые со следующими качествами:
Разновидности датчиков
Классификация сенсоров чрезвычайно обширная. Опишем наиболее характерные виды применяемых повсеместно датчиков.
В своей основе почти все детекторы базируются на чувствительной части, реагирующей на определенные параметры обслуживаемой среды, а также на сопровождающие ее процессы.
Например, сенситивным элементом может быть следующее:
В зависимости от исследуемой величины, от характера входных значений датчик бывает:
Классификация по выходной величине, то есть по созданию удобного для восприятия сигнала, в который преобразуется входной импульс исследуемой среды:
Подавляющее большинство сенсоров электрические, поскольку именно при этом наблюдается наибольшая совокупность достоинств:
Классы
Датчики имеют виды, которые группируют по трем классам:
По принципу действия
Виды по методам работы:
У активных детекторов используется зависимость значения активного сопротивления от давления с контактным характером, от температуры, освещенности фотоэлементов.
Контактные
На контактных детекторах остановимся подробнее, так как они ярко отображают принцип работы. Это одни из самых простых разновидностей, элементарные по своей конструкции и методу. Преобразовывают движение первичного элемента в изменение сопротивления электроцепи скачкообразного характера. Это сенсор, где линейное или угловое перемещение трансформируется в замкнутое/разомкнутое состояние контактов, производящих управление электроцепями.
Подвиды: с механическим (ручным) и магнитным управлением. Например, герконы, у которых контакты намагничиваются и смыкаются, если в их колбе создается определенное магнитное поле исследуемым фактором, обычно, связанным с электрическими явлениями.
Контактными детекторами делают замеры и контроль усилий, перемещений, температур, размеров, форм. Такие устройства работают на постоянном и переменном токе. Подвиды: одно- и многопредельные. Последние применяются для величин, изменяющихся в широких рамках, при этом части резистора цепи закорачиваются.
Контактные детекторы широко применяются в автомобилях. Опишем некоторые.
Датчики аварийных состояний. Пример: сенсоры перегрева охлаждающего вещества, включения вентилятора. Используется способность биметаллической пластины изгибаться при воздействии на нее тепла, тем самым замыкаются/размыкаются контакты, подается питание на крыльчатку и пр. элементы системы.
Детектор аварийного давления масла. Используется свойство упругих частей деформироваться под давлением среды.
Датчик уровня жидкости, основывающийся на контакте воды, емкости и исполнительных элементов (указатели, смыкатели и прочее) с поплавком.
Схема действия геркона для контроля исправности лампочек в автомобиле.
Контроль износа тормозных колодок:
Расширенная классификация датчиков
Мы рассмотрели самые популярные варианты сенсоров. Есть также не особо распространенные детекторы. Типы датчиков достаточно полно отображены во многих источниках. Для целостности картины приведем список с уже описанными нами типами:
Наиболее многочисленные разновидности по виду измеряемого параметра:
