Основные принципы работы датчиков движения

Типы

Существуют различные типы датчиков, и все зависит от конечных целей. Движущие объекты могут издавать вибрацию, определённый уровень звука, изменяют температуру. В зависимости от этих фактов производятся датчики таких видов:

• Емкостные модели.
• Вибрационный тип.
• Автономные приборы.
• Беспроводные товары.

Емкостные и вибрационные

В банковских хранилищах зачастую устанавливаются емкостные и вибрационные датчики, которые реагируют на движение и извещают пользователя о приближающейся опасности. Вибрационные устройства улавливают вибрацию, которая, к примеру, исходит от стены при её разрушении. Учитывается фактор помех, поэтому предусмотрена погрешность работы.

Емкостные извещатели работают по другому принципу, поскольку отслеживают электромеханические изменения. К примеру, датчик покажет, если объект соприкасается с металлической поверхностью. Емкостные извещатели устанавливаются на двери, окна.

https://youtube.com/watch?v=l2EUIC0IKB0

Автономные

Автономные устройства считаются профессиональными и соединены с GSM с трекером. Модели не подсоединяются к центральному блоку, работают отдельно. Главное преимущество — возможность установки в любом месте, подключения к сети не требуется. Специалисты способны запрограммировать систему, чтобы она реагировала на определенное воздействие. Модели функционируют с видеокамерами, это требуется для возможности записи происходящего на носитель. Сигнал может отправляться на пульт либо подключенный смартфон.

Беспроводной тип

Если нет возможности прокладывать сеть, применяются беспроводные инфракрасные датчики. Системы активно устанавливаются вблизи промышленных объектов, на площадках и парковках. Внешне беспроводные устройства компактны, отличаются точностью работы зоны действия. Связь проходит напрямую с блоком сигнализации, задействуется защищенный радиоканал. Производители выпускают модели с частотой в районе 400 мегагерц. Дальность действия, как правило, не превышает 200 метров.

Вспомогательные датчики, которые можно встретить во многих смартфонах и планшетах

Иногда, для еще большего повышения точности, добавляют дополнительные аппаратные датчики схожей, но упрощенной функциональности (вы могли видеть их на представленных выше скриншотах).

Orientation sensor — вспомогательный датчик ориентации;
Gravity sensor — указывает направление и величину силы тяжести;
Linear acceleration sensor — указывает ускорение вдоль каждой из трёх осей, не учитывая величину силы тяжести;
Rotation vector sensor — указывает на какой угол отклонилось устройство при вращении вокруг одной из трёх осей;
Game rotation vector sensor — то же самое, что Rotation vector, но без учета геомагнитного поля;
Motion detector sensor — датчик движений, определяет некоторые заданные движения, вроде встряхивания;
Gestures sensor — вспомогательный датчик определения жестикуляции;
Facing sensor — вспомогательный датчик отслеживания лица;
Double-Tap sensor — отслеживает только двойной клик по экрану. Применяется, в том числе, в смартфонах LG для разблокировки устройства с помощью экрана;
Screen orientation sensor — отслеживает только поворот экрана, а не всего устройства.

Что могут чувствовать люди, но не могут чувствовать роботы?

При помощи камер роботы могут “видеть”, но испытывают трудности с понимание того, что они видят. Робот может получить с камеры изображение, состоящее из миллионов пикселей. Но без сложного программирования, он не будет знать, что любой из этих точек обозначает.

Датчики расстояния указывают расстояние до объекта, но нужно, чтобы робот не врезался в препятствие или объект. Исследователи и компании экспериментируют с различными подходами к датчикам роботов. Дополнительно разрабатываются датчики, которые позволяет роботу не только “видеть” но “понимать” что он видит.

Это может занять длительное время, прежде чем робот сможет различить объекты, расположенные перед ним на столе. Особенно если они расположены не так как в базе данных объектов.

Человек может сказать вам, “это является на вкус сладким” или “это плохо пахнет”, в то время как роботу необходимо провести анализ химического состава.  Затем нужно искать вещества в базе данных, чтобы определить, что у человека отмечено на вкус как “сладкое” или на запах как “плохой”.

Такие датчики роботов как датчики вкуса и обоняния разрабатывались мало. В первую очередь потому что не было большого спроса на робота, который может различать вкус или запах.

Люди имеют множество нервных окончаний на всей своей коже, и мы знаем, когда мы дотронулись до какого-либо предмета или что-то коснулось нас. Роботы оборудованы кнопками или простыми контактами, размещенными в стратегически важных местах. Например, на переднем бампере, чтобы определить, вступает ли он в контакт с объектом.

Роботы типа «домашние животные» могут иметь контакты или группу датчиков, расположенных на голове, ногах или спине, но если вы попытаетесь прикоснуться к зоне, где нет датчика, робот не поймет, что его касались, и не будет реагировать. Поскольку исследования в области гуманоидных роботов продолжаются, возможно, такие датчики роботов как “электромеханическая кожа” будет развиваться.

Что такое датчики и зачем они нужны

При изучении робототехники возникает вопрос – что такое датчики? Датчики еще часто называю сенсорами.

Датчик после этого будет преобразовывать измерение в сигнал, который может быть передан для анализа. Большинство датчиков, используемых сегодня существует для того, чтобы иметь возможность общаться с электронным устройством, которое будет делать измерения и записи.

Наличие датчиков обязательно для всех систем автоматизации. Именно датчики позволяют создать робота, который может реагировать на изменение различных параметров окружающей среды. Получая информацию от датчиков, робот выполняет различные действия согласно заложенной в него программе.

Можно сказать, что наличие датчиков и обратной связи с ними, отличает робота от автоматизированного устройства. Изучая робототехнику можно быстро узнать, что такое датчик и как использовать различные типы датчиков.

Сегодня вы сможете найти датчики в широком диапазоне различных устройств, которые вы используете регулярно. Сенсорный экран, который у вас есть на телефоне.

Ультразвуковые датчики для открытия дверей в торговых центрах, герконовые датчики для систем сигнализации и множество других. Датчики являются очень распространенной частью повседневной жизни.

Меры предосторожности

1. МК-извещатели не рекомендуется устанавливать на близком друг от друга расстоянии, даже если между ними имеется какая-то преграда. Кроме того, в поле их наблюдения не должны попадать окна и двери, если датчик движения не рассчитан на отслеживание перемещений за ними.
2. ИК-извещатели не рекомендуется устанавливать вблизи кондиционеров, отопительных радиаторов и других приборов, вырабатывающих тепло.
3. УЗ-извещатели нельзя использовать в доме, если есть домашние питомцы.
4. Все работы по установке и ремонту детекторов движения должны проводиться только профессиональным электриком.
5. К детекторам движения не допускается подключать устройства с суммарной потребляемой мощностью выше, чем указано в таблице допустимых значений, прилагаемой в инструкции.
6. Сечение используемых проводов должно соответствовать коммутируемым нагрузкам и быть не менее 1 мм кв.

Что за зверь такой – датчик движения, оснащенный модулем GSM?

Помимо описанных выше полноценных охранных комплексов широкое распространение получили их аналоги с минимальной конфигурацией. Тот есть это датчик движения с GSM модулем, который, несмотря на всю простоту конструкции, способен функционировать наравне с полноценными охранными комплексами. При этом в состав подобных устройств входит электронный блок, состоящий из главных элементов:

• GSM-модуля;
• беспроводного датчика движения;
• автономного источника питания.

И все это сокрыто под одни корпусом и представляет функциональный охранный комплекс, несмотря на минимальное наполнение. Стоит только нарушителю попасть в зону, находящуюся под контролем датчика, устройство тут же среагирует на данное событие. Он практически моментально посылает сигнал к электронному модулю, а он настроен на сеть выбранного оператора мобильной сети. То есть в нужный момент владелец объекта будет оповещен о факте правонарушения, путем получения MMS или SMS рассылки. Как другой вариант – поступит звонок на заданный в настройках номер.

Иными словами датчик GSM – это тот же функциональный комплекс, обеспечивающий охраняемому объекту защиту от посягательства со стороны сторонних лиц. Только сделано все в упрощенном виде.

Классификация датчиков, основные требования к ним

Используемые датчики весьма разнообразны и могут бытьклассифицированы по различным признакам:

 В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают:

• датчики механических перемещений (линейных и угловых),
• пневматические,
• электрические,
• расходомеры,
• датчики скорости,
• ускорения,
• усилия,
• температуры,
• давления
• и др.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различаютнеэлектрическиеиэлектрические:

датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения),

датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения),

датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения),

датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Большинство датчиков являются электрическими. Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:

— электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

— электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

— они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

По типу различают три класса датчиков:

— аналоговые датчики, т. е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;

— цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоич­ное слово;

— бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: «включено/выключено» (иначе говоря, 0 или 1); получили широкое распространение благодаря своей простоте.

По принципу действиядатчики можно разделить на два класса:

• генераторные и
• параметрические .

Генераторные датчики предназначены для преобра­зования неэлектрического контролируемого или регули­руемого параметра в ЭДС. Эти датчики не требуют по­стороннего источника энергии, так как сами являются источниками ЭДС.

Генераторные датчики бывают: 

• термоэлектрическими;
• пьезоэлектрическими;
• гальваническими;
• тахометрическими.

Параметрические датчики преобразуют входную величинув изменение какого-либо электрического параметра (R,LилиC) датчика.

Эти датчики получают электрическую энергию от вспомогательного источника энергии.

Пара­метрические датчики делятся на датчики

—       активного сопротивления (контактные, реостатные, потенциометрические, тензодатчики, терморезисторы) и

—       реактивные сопротивления (индуктивные, емкостные).

 Датчики активного сопротивления(Омические, резистивные)  – принцип действия основан на изменении их активного сопротивления при изменении длины l, площади сечения S или удельного сопротивления p:

R= pl/S

Кроме того, используется зависимость величины активного сопротивления от контактного давления, температуры и освещённости фотоэлементов.

В соответствии с этим омические датчики делят на:

• контактные,
• потенциометрические (реостатные),
• тензорезисторные,
• терморезисторные,
• фоторезисторные.

Контактные датчики— это простейший вид резисторных датчиков, которые преобразуют перемещение первичного элемента в скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи.

Контактным датчиком называется датчик, в котором линейное или угловое перемещение  преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих одной или несколькими электрическими цепями.

Контактные датчики делят на датчики :

• с механическим управлением
• с магнитным управлением(герконы).

Геркон(от «герметизированныйконтакт») — электромеханическое коммутационное устройство, изменяющее состояние подключённойэлектрической цепипри воздействиимагнитного поляотпостоянного магнитаили внешнего электромагнита, например,соленоида.

ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Бесконтактные электронные оптические датчики – один из самых востребованных типов измерителей в отраслях промышленности, где требуется эффективное позиционирование любых объектов с максимальной точностью.

Принцип работы данного типа измерителей построен на фиксации изменения светового потока, при прохождении через него объекта. Самая простая схема устройства это излучатель (светодиод) и фотоприемник, преобразующий световое излучение в электрический сигнал.

В современных оптических измерителях используется современная электронная система кодирования, позволяющая исключить влияние посторонних источников света (защита от ложных срабатываний).

Конструктивно, оптические измерители могут выполняться как в отдельных корпусах для излучателя и приемника, так и в одном, в зависимости от принципа работы устройства и области его применения. Корпус дополнительно обеспечивает защиту от пыли и влаги (для работы при низких температурах используют специальные термокожухи).

Оптические датчики классифицируются в зависимости от схемы работы. Самый распространенный тип – барьерный, состоящий из излучателя и приемника, расположенных строго напротив друг друга. Когда постоянный световой поток прерывается объектом, устройство подает соответствующий сигнал.

Второй востребованный тип – диффузный оптический измеритель, в котором излучатель и фотоприемник располагаются в одном корпусе. Принцип действия основан на отражение луча от объекта. Отраженный световой поток улавливается фотоприемником, после чего происходит срабатывание электроники.

Третий вариант – рефлекторный оптический датчик. Как и в диффузном измерителе, излучатель и приемник конструктивно выполнены в одном корпусе, но световой поток отражается от специального рефлектора.

Использование.

Оптические датчики широко применяются в системах автоматизированного управления и служат для обнаружения предметов и их пересчета. Относительно простая конструкция обуславливает надежность и высокую точность измерения.

Кодированный световой сигнал обеспечивает защиту от внешних факторов, а электроника позволяет определять не только наличие объектов, но и определять их свойства (габариты, прозрачность и т.д.).

Широкое распространение оптические устройства получили в охранных системах, где используются в качестве эффективных датчиков движения. Вне зависимости от типа, электронные датчики это лучший вариант для современных систем управления и автоматического оборудования.

Высокая точность и скорость измерения обеспечивают надлежащее функционирование оборудования с минимальными отклонениями. При этом большинство электронных измерителей бесконтактные, что в несколько раз повышает надежность устройств и гарантирует длительный срок эксплуатации даже в сложных производственных условиях.

2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов