Optinių Priartėjimo Jutiklių Panaudojimas Skysčio Lygiui Matuoti

Tobulėjant mokslui ir technologijoms, daugelis buitinių prietaisų atlieka vis daugiau funkcijų ir tampa išmanesni. Kaip ir anksčiau, vartotojas turi patikrinti vandenį bendrojo elektrinio garintuvo vandens bakelyje, kad sužinotų, ar vandens bakelyje yra vandens. Jei vandens neužtenka, aparatas išdžius ir turės įtakos gyvybei, o maistas nebus garinamas.

Tačiau po to, kai dabartinis elektrinis garlaivis priima jutiklį, jis gali aptikti, ar vandens rezervuare liko mažai vandens, ir gali duoti aliarmą, kai vandens lygis pasiekia nustatytą padėtį, todėl klientas gali laiku įpilti vandens, kai gavo aliarmas, kuris yra veiksmingas Neleiskite, kad mašina išdžiūtų.

Skysčio lygio aptikimui ir skysčio lygio kontrolei dažniausiai naudojami skysčio lygio jutikliai. Pagrindinė skysčio lygio jutiklio funkcija yra paversti aptiktus skysčio lygio pokyčius į elektros signalo išvestį. Kai įranga gauna signalą, ji suvokia išorinį pavojaus signalą arba valdymo grandinę, kad vanduo nebūtų uždarytas. Elektrinis, pasukite vandens siurblį, kad automatiškai įpiltumėte vandens ir pan.

Aptarsime optinius jutiklius, jų veikimo principus ir pritaikymą įvairiose srityse. Optiniai priartėjimo jutikliai valdo reikiamus objektus optinėmis ir elektroninėmis priemonėmis. Šviesos sugeneruotus signalus keičia į elektrinius. Jutikliai turi šviesos siųstuvą ir imtuvą.

Optiniuose jutikliuose naudojami puslaidininkiai šviesos diodai, kurie yra geri raudonos ir infraraudonos šviesos šaltiniai, jie atlieka šviesos siųstuvo funkciją. Imtuvų funkciją atlikti yra naudojami fotodiodai ir fototranzistoriai. Spinduliai pagal optikos dėsnius sklinda tiesia linija ir gali būti pakreipti, fokusuoti, pertraukti ar atspindėti.

Jutiklio siųstuvą sudaro generatorius ir šviesą spinduliuojantis diodas, veikiantis raudonų ar infraraudonų spindulių diapazone. Imtuvą sudaro fotoelementas, jautrus tam bangos ilgiui, kurį generuoja siųstuvas. Šviesos diodai, per juos tekant elektros srovei, spinduliuoja tam tikro bangos ilgio šviesą. Bangos ilgis priklauso nuo diodui gaminti panaudotos puslaidininkinės medžiagos.

Atsispindėjusiam šviesos spinduliui priimti ir jį paversti elektros srove naudojami silicio fotodiodai arba silicio fototranzistoriai. Jutiklio srovės stiprumas priklauso nuo to kaip kinta šviesos srauto intensyvumas. Dauguma jutiklių naudoja žemą moduliuotą impulso dažnį, tai leidžia tiksliau nustatatyti objektus ilgesnėse distancijose.

Raudonos šviesos naudojimas jutikliuose palengvina jų derinimą, nes šviesa yra matoma plika akimi. Taip pat, gali būti naudojami polimeriniai optiniai kabeliai (šviesolaidžiai). Infraraudona šviesa yra nematoma, ji naudojama didesnio patikimumo reikalaujančiose sistemos ir gali veikti didesniuose atstumuose. Infraraudona šviesa yra mažiau jautri aplinkos apšviestumui.

Siųstuvai ir imtuvai optiniuose jutikliuose gali būti sumontuoti viename, bendrame korpuse arba atskiruose. Toliau, 1 paveiksle pateikiama optinio priartėjimo jutiklio konstrukcija.

Jutiklio veikimo principas grindžiamas tuo, kad kontroliuojamo objekto mechaninis poslinkis keičia šviesos srautą jutiklio optinėje sistemoje (S. Pleskas et al. 2010). Kaip minėta anksčiau, šviesos imtuvas šviesos srauto energiją paverčia elektriniu signalu ir jį apdoroja. Optiniai priartėjimo jutikliai gali būti suskirstyti pagal šviesos srauto, apšviečiančio fotoelementą, kitimo pobūdį:

Optinio priartėjimo jutiklio blokinė schema pateikiama 2 paveiksle. Kai impulsų generatorius - 1 suformuoja impulsą, pradeda šviesti šviesos diodas - 2. Šviesos srautas patenka į fototranzistorių - 3, kurio išėjime gaunamas elektrinis signalas. Jis sustiprinamas stiprintuve 4 ir patenka į elektroninį raktą - 5. Ten pat patenka ir signalas iš generatoriaus. Elektroninio rakto išėjime signalo nėra. Jei šviesos srautas nutraukiamas, impulsų formuotuvo - 6 įėjime signalas atsiranda. Elektroninio rakto išėjime gaunamas impulsas, kuris per šviesos indikatorių - 7 ir galios stiprintuvą 8 patenka į jutiklio išėjimą - 12. Jutiklis turi vidinį įtampos stabilizatorių - 10 (S. Pleskas et al. 2010).

Šviesos barjero jutikliuose siųstuvas ir imtuvas yra sumontuoti atskiruose korpusuose, kad būtų galima juo naudoti dideliems atstumams. 3 paveiksle pateikiama šviesos barjero jutiklio veikimo principo schema.

Skysčio Lygio Jutiklių Tipai

Tarp jų yra ir nekontaktinis talpinis skysčio lygio jutiklis, kuriuo pagal aptiktą talpos pokytį galima nustatyti, ar jutiklio vietoje yra vandens, ar jo nėra. Šio tipo jutiklis yra nekontaktinis, todėl jį labai patogu montuoti, nereikalauja angų, yra mažo dydžio. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas mūsų jutiklio ir monetos palyginimas.

Šio tipo skysčio lygio jutikliai pasižymi mažu dydžiu, dideliu tikslumu ir ilgu tarnavimo laiku. Kadangi šio tipo jutikliams neturi įtakos tokie veiksniai kaip temperatūra, įtampa, stiprus slėgis, korozija ir kt., jis pasižymi dideliu patikimumu. Ir gali būti montuojamas viršuje, apačioje, šone, įstrižai ir pan., nepriklausomai nuo konteinerio formos.

Skysčio lygio jutiklis gali tiksliai valdyti skysčio lygį, o aptikimo greitis yra greitas. Tai taupo laiką ir yra patogesnė rankiniam tikrinimui, o naudotojo patirtis yra geresnė. Todėl daugelyje smulkių buitinių prietaisų, komercinių mašinų, medicinos įrangos ir kt. Optinio lygio jutiklį galima naudoti skalbimo mašinose, vandens balionėliuose, elektriniuose garlaiviuose, kavos aparatuose, vandens šildytuvuose, veido purkštuvuose, pieno aparatuose, indaplovėse, aromaterapijos aparatuose ir kt.

Skystis skiriasi priklausomai nuo skirtingų prietaisų. Kokį skystį gali aptikti fotoelemento lygio jutiklis?

• Išgrynintas vanduo. Geriamame vandenyje nėra priemaišų, todėl tokioje aplinkoje tinka ir daugybė lygio jutiklių.
• Nuotekos. Užterštos nuotekos apima plūdes, nuosėdas, nešvarumus ir kt. Šioje aplinkoje gali būti naudojami palyginti nedaug jutiklių, tačiau fotoelektrinis lygio jutiklis gali normaliai veikti nuotekų aplinkoje. Kitų jutiklių, tokių kaip talpinio skysčio lygio jutiklis, vandens rezervuaro medžiaga negali būti metalinė; sklandų rutulinį skysčio lygio jutiklį lengva užstrigti, o po ultragarsiniu skysčio lygio jutikliu neturi būti jokių kliūčių.
• Klampus skystis. Klampiems skysčiams priskiriami gėrimai, maistiniai tirpalai, variklinės alyvos, šampūnai ir kt.
• Aukštos ir žemos temperatūros skystis. Fotoelektrinis lygio jutiklis gali aptikti aukštos ir žemos temperatūros skysčius, tokius kaip 90 ° karštas vanduo ir -25 ° žemos temperatūros skysčiai.
• Ardantis skystis. Tokie kaip nafta, dyzelinas ir kiti koroziniai skysčiai. Fotoelektrinio lygio jutiklio korpuse gali būti naudojama PSU medžiaga koroziniams skysčiams aptikti.
• Įvairūs alkoholiniai skysčiai. Tokie kaip alus, raudonas vynas, baltas vynas ir kt.

Optinio lygio jutiklyje yra beveik infraraudonųjų spindulių šviesos diodas ir šviesai jautrus imtuvas. Šviesos diodo skleidžiama šviesa nukreipiama į lęšį jutiklio viršuje. Kai optinio lygio jutiklio lęšis panardinamas į skystį, šviesa vėl virsta skysčiu, kad imtuvas negalėtų priimti arba galėtų priimti tik nedidelį kiekį šviesos. Optinio lygio jutiklis suvokia šią situaciją, o imtuvas gali vairuoti vidinį elektros jungiklį, tokiu būdu paleisdamas išorinį aliarmą arba valdymo grandinę, kad galėtų įgyvendinti tokias funkcijas kaip apsauga nuo vandens trūkumo ar aukšto lygio aliarmas. Jei skysčio nėra, šviesos diodo šviesa atsispindi tiesiai iš objektyvo atgal į imtuvą. Tai yra fotoelektrinio skysčio lygio jutiklio principas.

Skysčiui aptikti optinio lygio jutiklis naudoja optinės refrakcijos principą. Skystis jį mažiau veikia ir gali būti plačiai naudojamas.

Optinių Jutiklių Taikymas Autonominiuose Automobiliuose

Optiniai jutikliai taip pat plačiai naudojami autonominiuose automobiliuose. LIDAR jutikliai ir veikimo principas yra svarbūs autonominių automobilių komponentai. LIDAR sistemų tipai ir jų pritaikymas automobiliuose suteikia transporto priemonėms galimybę "matyti" aplinką.

LIDAR (angl. Light Detection and Ranging) yra nuotolinio aptikimo technologija, kuri naudoja šviesą (dažniausiai lazerius) objektams aptikti ir atstumui iki jų matuoti. LIDAR jutikliai sukuria trimatį aplinkos vaizdą, kuris leidžia autonominiams automobiliams orientuotis ir priimti sprendimus.

LIDAR sistemų tipai apima mechaninius, hibridinius ir solid-state (kieto kūno) jutiklius. Kiekvienas tipas turi savo privalumų ir trūkumų, susijusių su kaina, patikimumu ir matavimo tikslumu.

Optiniai jutikliai, įskaitant LIDAR, turi privalumų ir trūkumų. Privalumai apima didelį tikslumą ir galimybę veikti įvairiomis apšvietimo sąlygomis. Trūkumai gali būti jautrumas oro sąlygoms ir didelė kaina.

Laboratoriniai Matavimai su Skysčio Lygio Jutikliais

Laboratorinio darbo metu atlikome skysčio lygio matavimus naudojant talpinį jutiklį. Laboratoriniam darbui atlikti naudojome Multimetrą UNI T UT801; skysčio lygio jutiklį; multimetrą MASTECH MY6243; B5 43. Laboratorinio darbo metu naudojome matavimams atlikti naudojome vandenį ir alyvą. Sukdami veržlę aplink koloną į skysčius leidome jutiklį: alyvai - 10mm žingsniu, vandeniui - 5mm žingsniu ir matavome: alyvai - kondensatoriaus talpą; vandeniui - įtampą. Pagal gautus duomenis apskaičiavome a = 1.11 ir b = 194.2 koeficientus. Taip pat apskaičiavome vidinio jutiklio elektrodo skersmenį d = 11.71mm. galiausiai nubraižėme C = f(x) ir U = f(x) grafikus.

Naudojama aparatūra. UNI T UTP3315TFL II maitinimo blokas; lygintuvas B5 47; poslinkių jutiklis DP3; GP2Y0A51SK0F optinis atstumo matavimo jutiklis; VI6 - 5MA

Laboratorinio darbo dirbome su VI6 - 5MA vibroaparatūra, nagrinėjome jos veikimo principą su optiniu atstumo matavimo jutikliu GP2Y0A51SK0F ir DP3 poslinkių jutikliu. Darbui atlikti naudojome UNI T UTP3315TFL II maitinimo bloką; lygintuvą B5 47; poslinkių jutiklį DP3; GP2Y0A51SK0F optinį atstumo matavimo jutiklis. Matavimus atlikome nuo 12,5 iki 12,5mm diapazone, 2,5mm žingsniu. Atlikę matavimus nubraižėme sistemos keitimo funkcijos grafiką bei apskaičiavome matavimo sistemos jautrį S1 = 1.4376 mA/mm ir keitimo funkcijos netiesiškumą  = 4.728 %.

Naudoti prietaisai ir įranga. Arduino plokštė, maitinimo blokas B5 43,Rožinė - aplinkos temperatūra matuojant infraraudonųjų spindulių jutikliu.

tags: #ar #optiniai #priartejimo #jutikliai #gali #but