Avtomobillar trafigi zichligiga qarab svetoforlarni boshqarish tizimini yaratish

II BOB Sezgi sensorlari
2.1 Sensor nima? Sensorlarning har xil turlari va ularning qo'llanilishi.
Biz Sensorlar dunyosida yashayapmiz. Bizning uylarimizda, idoralarimizda, avtoulovlarda va hokazolarda turli xil turdagi Sensorlarni topishingiz mumkin, bu bizning mavjudligimizni aniqlash, xona haroratini sozlash, tutun yoki olovni aniqlash, bizga mazali kofe tayyorlash, garaj eshiklarini ochish orqali chiroqlarni yoqish. bizning mashinamiz eshik oldida va boshqa ko'plab vazifalar bilanoq.
Sensor bu a tashqi harakatlar yoki ogohlantirishlarni aniqlay oladigan va shunga mos ravishda javob bera oladigan qurilma . Ushbu qurilmalar fizik yoki kimyoviy miqdorlarni elektr miqdoriga aylantirishi mumkin.

Masalan: transport vositalariga o'rnatilgan va harakatlanish tezligi ruxsat etilganidan oshib ketishini aniqlaydigan sensorlar mavjud; bunday hollarda ular a tovush haydovchi va yo'lovchilarni ogohlantiradi.
Juda keng tarqalgan sensorning yana bir turi - bu uylarning kirish eshigiga o'rnatilgan va harakatga reaktsiya beradigan sensor. Agar bo'lsa shaxs Sensorga yaqinlashadi, signal beradi va chiroq yonadi. Ushbu sensorlardan foydalanish bilan bog'liq xavfsizlik , chunki ular hech kimga qorong'ulikdan foydalanib, uyga yashirinib kirishga va ogohlantirishsiz kirishga to'sqinlik qiladilar.
U termometr Ular, shuningdek, simobning reaktsiya qilish qobiliyatidan foydalanadigan sensor turidir harorat va shu bilan odamda isitma borligini aniqlashga imkon beradi.
Datchiklar, bir so'z bilan aytganda, olish imkoniyatini beradigan artefaktlardir ma'lumotlar atrof-muhit va u bilan o'zaro munosabatda bo'lish. Odamlar bu vazifani bajarish uchun sensor tizimiga murojaat qilganlari kabi, mashinalar va robotlar ham o'zlari topadigan atrof-muhit bilan o'zaro aloqada bo'lish uchun sensorlarga ehtiyoj sezadilar.
Buyurtmalarga javob bera oladigan kompyuterlarni ishlab chiqishda ovoziMasalan, ular mikrofonlar bilan ta'minlangan, ular ovoz to'lqinlarini ushlab, ularni o'zgartira oladigan sensorlardir. Agar ushbu sensorlar boshqa kontaktlarning zanglashiga ulangan bo'lsa, mashina foydalanuvchi tomonidan talab qilinadigan stimulga reaktsiya berishi mumkin.
Rasm sensori
Raqamli kameralar taniqli elementdan foydalanadi rasm sensori Yorug'likni ushlash uchun. Bu sezgir millionlab mayda qismlardan tashkil topgan chip yorug'lik piksel deb ataladi ("rasm elementi" yoki "rasm elementi" dan kelib chiqadigan atama), u fotoga duch kelganda fotosuratga tushirishga qodir.
Sensor rasm Bu an'anaviy kameralarning fotosuratlariga teng keladi. Sizning vazifangiz yorug'likni saqlash, o'lchash va siz qo'lga kiritgan yorug'lik naqshining raqamli tasviriga aylantirish uchun elektr signallariga aylantirishdir. Ushbu jarayon tugagandan so'ng, tasvirni saqlaydigan kompyuter monitorida ko'rish mumkin yoki qog'ozga bosib chiqarish uchun ishlatiladigan fayl olinadi.
A ta'riflashda megapiksel atamasi juda mashhur kamera fotosurat va sizning sensoringizni tashkil etadigan piksellar sonini anglatadi, chunki hozirgi paytda qabul qilinishi mumkin bo'lgan minimal miqdori bir milliondan oshadi. Boshqa xususiyatlarni hisobga olish kerak bo'lsa-da, piksellar soni fotosurat sifatiga mutanosib ravishda ta'sir qiladi, deyish mumkin, chunki u aniqlik bilan chambarchas bog'liq va qurilma voqea joyidan tortib olishi mumkin bo'lgan tafsilotlar miqdori bilan.
Sensorning o'lchamlari bilan bir qatorda, uning o'lchamlari ham natijaga ta'sir qiladi, chunki u ta'sir qiladi piksel zichligi (kvadratik o'lchov birligiga piksellar soni) va ularning o'lchami sifatga bog'liq: kattaroq hajm, yaxshiroq natijalar va boshqalar sezgirlik.
Shakl, shuningdek, "o'zaro munosabat" deb nomlanuvchi fotosurat nisbatlariga javobgardir qarang "Eng keng tarqalgan format 3/2 bo'lib, u inson ko'zini idrok etishga juda yaqin bo'lgan vakillikni taklif qiladi.
Va nihoyat, tasvir sensorlarini ishlab chiqarishda bir nechta texnologiyalar mavjud; Bugungi kunda eng taniqlilari: CCD va SuperCCD, fotosurat va videoda keng tarqalgan; CMOS, bu kamroq energiya talab qiladigan va ishlab chiqarish uchun tejamkor; Foveon X3, ushbu ro'yxatda aytib o'tilgan yagona rang, bu ranglarni bir-biriga moslashtirmaydi (yo'qolgan ma'lumotni oldindan o'rnatilgan algoritmlar bilan to'ldirmaydi), yakuniy tasvirni yaratish uchun.

Bularning barchasi va boshqa ko'plab avtomatlashtirish vazifalari Sensorlar tufayli amalga oshiriladi. "Sensor nima?", "Sensorlarning har xil turlari va bu har xil turdagi sensorlarning qo'llanilishi" tafsilotlariga o'tishdan oldin, biz avval avtomatlashtirilgan tizimning oddiy misolini ko'rib chiqamiz, chunki Datchiklar ( va boshqa ko'plab komponentlar).

Misol - samolyotlardagi Avtopilot tizimi. Deyarli barcha fuqarolik va harbiy samolyotlar Parvozni Avtomatik Boshqarish tizimining xususiyatiga ega yoki ba'zan Avtopilot deb nomlanadi.
Sensor va transduser so'zlari o'lchov tizimlari bilan birgalikda keng qo'llaniladi. Sensor - bu o'lchanadigan miqdorga tegishli signallarni ishlab chiqaradigan element. Amerikaning Instrument Society-ga ko'ra, "sensor - bu o'lchangan belgilangan miqdorga javoban foydalanishga yaroqli quvvatni ta'minlovchi uskuna". Sensor so'zi "idrok etish" ma'nosidan kelib chiqqan.
Sensorlar - bu tizimdagi kirish funktsiyasini bajaradigan qurilmalar, chunki ular miqdordagi o'zgarishlarni "sezadilar". Sensorning eng yaxshi namunasi simob termometridir. Bu erda o'lchanadigan miqdor issiqlik yoki haroratdir. Suyuq simobning kengayishi va qisqarishiga asoslanib, o'lchangan harorat kalibrlangan shisha naychada o'qiladigan qiymatga aylantiriladi.
Pnevmatik aktuator kinetik energiyani mexanik harakatga o'zgartiradi. Mexanik harakat, qaysi aktuator ishlatilishiga qarab, chiziqli yoki aylanadigan bo'lishi mumkin. Chiziqli harakatda harakatlantiruvchi kuchlar momentni hosil qiladi va tezlikka mutanosib bo'ladi. Aylanma harakat, chiziqli harakatda, markazlashtiruvchi kuch hosil qiladi, bu impulsni aktuatorlarning qarama-qarshi uchidan uning qarama-qarshi uchiga o'tkazilishiga olib keladi. Mexanik harakatni yaratishda ishlatiladigan mexanik energiya odatda ishqalanish deb ataladi.

Pnevmatik aktuator shuningdek eksenel harakatlantiruvchi, o'zaro harakat qiluvchi yoki bosim o'tkazuvchi deb ataladi. Bu kinetik energiyani harakatga o'zgartiradigan va odatda gidravlika tizimida, sanoat yoki ishlab chiqarish uskunalarida yoki transport vositasida joylashgan qurilma. Pnevmatik aktuatorlar turli diametrlar, uzunliklar va tezliklarga ega. Ular turli sohalarda turli xil dasturlarda qo'llaniladi.

Fabrikalarda, elektr stantsiyasida va elektr stantsiyalarida konditsionerlik tizimi kabi dasturlarda yuqori bosimli aktuatorlar qo'llaniladi. Ularning qo'llanilishi asosan tezlikka talab yuqori bo'lgan sohada qo'llaniladi. Yuqori bosimli pnevmatik aktuatorlar eksenel zarbaga ega, bu kerakli harakat uchun zarur bo'lgan momentni qo'llashda zarur kuchni ta'minlaydi. Ular yuqori tork kerak bo'lgan dasturlarda qo'llaniladi.

Ushbu aktuatorlar odatda tezlikni talab qiladigan dasturlarda qo'llaniladi. Buning sababi shundaki, yuqori bosimli pnevmatik aktuatorlarning eksenel zarbasi aylanish va santrifüj kuchi uchun etarli joy bermaydi. Ular odatda tormoz tizimlarida, havo kompressorida va moyli nasos tizimlarida, dvigatelda va ba'zi nasoslarda qo'llaniladi.

Past bosimli aktuatorlar odatda yuqori tork talab qilinadigan va bo'sh joy masalasi bo'lmagan joylarda dasturlar uchun ishlatiladi. Ular kosmik muhim bo'lgan, ammo yuqori tezlikni talab qilmaydigan dasturlarda qo'llaniladigan pastki zarbaga ega.

Armiyada past bosimli aktuatorlar tez-tez ishlatiladi. Masalan, harakatni tankning bir uchidan teskari uchiga o'tkazish uchun ishlatiladi.

Kam tezlikni talab qiladigan holatlar mavjud. Bunday hollarda, yuqori tez-tez talab qilinmaydi. Ushbu aktuatorlarda odatda maksimal daraja 90 darajaga etishi mumkin bo'lgan uzun zarbalar mavjud.

Pnevmatik aktuatorlar odatda unga qo'llaniladigan mexanik energiya kuchi bilan boshqariladi. Ushbu mexanik energiya ikkita terminalga ega bo'lgan solenoid yordamida hosil bo'ladi. Bir terminal mexanik energiyani, ikkinchisi esa elektr energiyasini ta'minlaydi.

Pnevmatik aktuatorlar ko'plab sohalarda qo'llanilishida foydalidir va ular ko'plab sohalarda operatsiyalar tezligi va samaradorligini oshirishga yordam beradi. Pnevmatik aktuatorning harakati eksenel yoki radial zarba yoki ikkalasining kombinatsiyasi bilan boshqariladigan mexanik energiya kuchi bilan boshqariladi

Aktuatorlar - bu sensorlarga qarama-qarshi ishlaydigan qurilmalar. Sensor jismoniy hodisani elektr signaliga aylantirsa, aktuator elektr signalini jismoniy hodisaga aylantiradi. Tizimning kiritilishida datchiklardan foydalanilganda, aktuatorlar tashqi qurilmani boshqarganligi sababli tizimda chiqish funktsiyasini bajarish uchun ishlatiladi.

Ultrasonik transduser

Barchamizga ma'lumki, ultratovushli transduser kirish elektr energiyasini mexanik kuchga aylantiradi va keyin uzatadi va kuchning oz qismini o'zi iste'mol qiladi. Menga ultratovush transduserning direktivligi haqida to'xtalaman.

Ultrasonik transduserlar aniq yo'naltirishga ega, bu esa chiqadigan energiyani yo'naltirishga yordam beradi, qabul paytida signal-shovqin nisbati yuqori bo'lishi mumkin, shuningdek aniqlash maqsadini aniqlash va baholash uchun qulaydir. Ultratovushli payvandlash apparatlari ishlab chiqaruvchilari ultratovushli transduserning uning nurlanish yuzasi kattaligi, tuzilishi, ish chastotasi va ovoz uzatish vositasining xususiyatlari bilan bog'liqligini va ularning aksariyati ultratovush transduserning direktivligini aks ettirish uchun direktivlik omillaridan foydalanishlari mumkinligini bildiradilar.

Direktivlik koeffitsienti deb ataladigan narsa, asosiy o'qda chiqadigan tovush nurining tovush bosimi, ma'lum bir chastotaning o'rtacha kvadrat bosimining uzatuvchi ultratovush transduseridan uzoqda bo'lgan nuqtada bir xil bo'lishini anglatadi. o'sha nuqta orqali o'tkazgich bilan chastotaning o'rtacha kvadrat tovush bosimining nisbati. Qabul qiluvchi ultratovushli transduser uchun shox ishlab chiqaruvchisi transduserning asosiy o'qi bo'ylab ma'lum bir chastotadagi tovush to'lqini tomonidan ishlab chiqarilgan elektromotor kuchining kvadrat qiymatining diffuz tovush maydoni tomonidan ishlab chiqarilgan elektromotor kuchining kvadrat qiymatiga nisbatini bildiradi. bir xil chastota va bir xil ildiz o'rtacha kvadrat tovush bosimi bilan

Transduserlar - energiyani bir shaklda boshqa shaklga o'tkazadigan qurilmalar. Odatda energiya signal shaklida bo'ladi. Transduser - bu ham sensorlar, ham aktuatorlar uchun birgalikda ishlatiladigan atama.
Sensorni tanlash mezonlari
Quyida datchik tanlashda ko'rib chiqiladigan ba'zi xususiyatlar mavjud.
Sensing turi: harorat yoki bosim kabi seziladigan parametr.
Ishlash printsipi: Sensorning ishlash printsipi.
Quvvat iste'moli: Sensor tomonidan iste'mol qilinadigan quvvat tizimning umumiy quvvatini aniqlashda muhim rol o'ynaydi.
Aniqlik: Sensorning aniqligi sensorni tanlashda asosiy omil hisoblanadi.
Atrof-muhit sharoitlari: Sensor ishlatilayotgan sharoitlar sensor sifatini tanlashda omil bo'ladi.
Narxi: Dastur narxiga qarab, arzon narxlardagi sensor yoki yuqori narxlardagi sensor ishlatilishi mumkin.
Ruxsat berish va diapazon: sezilishi mumkin bo'lgan eng kichik qiymat va o'lchov chegarasi muhimdir.
Kalibrlash va takroriylik: vaqtni va shunga o'xshash sharoitlarda o'lchovlarni takrorlash qobiliyatiga qarab qiymatlarni o'zgartirish.
Sensorning asosiy talablari:

Range: Bu o'zgarishi mumkin bo'lgan kirish chegaralarini bildiradi. Haroratni o'lchashda termojuft 25 - 250 0C gacha bo'lishi mumkin.

Aniqlik: Bu haqiqiy o'lchov va haqiqiy qiymat o'rtasidagi aniqlik darajasi. Aniqlik to'liq hajmdagi mahsulotning foizlari bilan ifodalanadi.
Ta'sirchanlik: sezgirlik - bu kirish fizik signali va chiqish elektr signali o'rtasidagi bog'liqlik. Bu sensorning chiqishi o'zgarishini kirish qiymatining birlik o'zgarishiga nisbati, bu chiqishni o'zgartirishga olib keladi.
Barqarorlik: Bu sensorning ma'lum vaqt davomida doimiy kirish uchun bir xil chiqishni ishlab chiqarish qobiliyatidir.
Takrorlanuvchanlik: Bu sensorning kirish qiymati bir xil bo'lgan turli xil ilovalar uchun bir xil chiqim ishlab chiqarish qobiliyatidir.
Javob vaqti: bu kirishning bosqichma-bosqich o'zgarishi bo'yicha ishlab chiqarishning o'zgarishi tezligi.
Lineerlik: u nochiziqlik foizida ko'rsatilgan. Lineerlik - bu haqiqiy o'lchov egri chizig'ining ideal o'lchov egri chizig'idan chetlanish ko'rsatkichidir.
Mustahkamlik: Bu datchik o'ta ish sharoitida ishlatilganda chidamlilik o'lchovidir.
Gisterezis: Gisterezis nuqtaga avval o'sish bilan, so'ngra kirish parametrini kamaytirish bilan yaqinlashganda sensorning belgilangan diapazonidagi har qanday o'lchanadigan qiymatdagi ishlab chiqarishdagi maksimal farq sifatida aniqlanadi. Histerezis - bu teskari ishlash yo'nalishida ishlatilganda transduser o'z funksiyasini sodiqlik bilan takrorlay olmaslik xususiyatiga ega.