В последние годы очень популярными  стали мостовые емкостные датчики  перемещений. На рис. 3.2. отображен линейный мостовой емкостной датчик перемещений, состоящий из двух групп плоских электродов, расположенных параллельно на фиксированном расстоянии d. Для увеличения емкости расстояние между электродами делается достаточно маленьким. Стационарная группа электродов состоит из четырех прямоугольных элементов, а подвижная группа - из двух. Все шесть элементов имеют одинаковые размеры.

      
Для увеличения диапазона линейности желательно делать размер каждого элемента, как можно, крупным (здесь, как правило, начинают сказываться ограничения по механической прочности). Четыре электрода стационарной подгруппы перекрестно соединены друг с другом электрическими проводами, что делается для формирования емкостной схемы мостового типа.

     На  мостовую схему подается синусоидальное напряжение с частотой 5...50 кГц. Дифференциальный усилитель усиливает разность напряжений между парой электродов в подвижной группе. Выходной сигнал усилителя поступает на вход синхронного детектора. Емкость конденсатора. Емкостной датчик мостового типа с двумя параллельными пластинами: А — устройство  расположения групп, Б — эквивалентная схема ном расстоянии друг от друга, пропорциональна площади части подвижной пластины, расположенной напротив соответствующей области стационарной пластины. На рис.3.2. отображена эквивалентная схема датчика перемещений с конфигурацией емкостного моста. Емкостные датчики перемещений имеют широкую сферу применения. Они могут использоваться как самостоятельно для определения положения и перемещения объектов, так и входить в состав других сенсоров, в которых перемещения отдельных элементов вызываются воздействием на них различных сил, давления, температуры и т.д.  
 

     

     Рис 3.2. Мостовой емкостный датчик

           ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ ПРИСУТСТВИЯ

     Второй  пластиной этого конденсатора может быть либо корпус автомобиля, либо отдельная пластина, расположенная под ковриком на полу. В качестве эталонного конденсатора Сх используется либо постоянный, либо переменный конденсатор. Его необходимо размещать недалеко от сидения. Эталонный и чувствительный конденсаторы подключаются к соответствующим входам детектора зарядов (через резисторы R1 и R2). Для уменьшения паразитных наводок соединительные провода рекомендуется скручивать. Дифференциальный детектор зарядов управляется генератором прямоугольных импульсов (рис. 3.4.). Когда на сидении никто не сидит, эталонный конденсатор устанавливается приблизительно равным конденсатору Сp. Резисторы и соответствующие конденсаторы определяют постоянные времени двух цепей. В исходном состоянии обе Сцепи имеют одинаковые постоянные времени, равные t1. Напряжения с резисторов подаются на входы ОУ, выходной сигнал того Uc практически равен нулю. Небольшие пики на выходном сигнале свидетельствуют о некотором разбалансе схемы. Когда человек садится на сидение, его тело формирует дополнительную емкость параллельно Ср, что приводит к увеличению постоянной времени цепи от t, до t2. Это сказывается на увеличении амплитуды пиков на выходе ОУ Компаратор сравнивает Uc с эталонным уровнем напряжения Uret. Когда Uc становится больше Uret, компаратор посылает сигнал на логическое устройство, вырабатывающее сигнал тревоги V, свидетельствующий о том, что в машине кто-то находится рекомендуется отметить, что емкостной детектор является активным устройством, поскольку для его работы необходим сигнал генератора

     

     Рис. 3.3. Емкостной детектор для охраны автомобиля охранного детектора 

     

     Рис. 3.4. Временные диаграммы работы емкостного датчика

     2.1.3. Оптический датчик

     Фотосенсор – это устройство, которое регистрирует и реагирует на изменение интенсивности светового потока.

     Различают аналоговые и дискретные оптические датчики. У аналоговых датчиков выходной сигнал изменяется пропорционально внешней освещенности. Основная область применения – автоматизированные системы управления освещением.  

     Датчики дискретного типа изменяют выходное состояние на противоположное при  достижении заданного значения освещенности.

     Оптические  датчики применяются во всех отраслях для позиционирования или счета объектов.

     После механических контактных и потенциометрических  сенсоров оптические детекторы возможно являются наиболее популярными устройствами для определения положения и  перемещений объектов.

       В состав оптического датчика  перемещений, как правило, входят  три компонента: источник света,  фотодетектор и устройства, управляющие  светом (линзы, зеркала, оптические  волокна и т.д.

       
 
 

     Рис. 3.5. Устройство оптического датчика.

     С использованием защитных экранов или охлаждения оптические датчики применяются для позиционирования или счета нагретых объектов

     

     Классификация оптических датчиков

     В соответствии с ГОСТ Р 50030.5.2 оптические бесконтактные выключатели классифицируются на три группы:

     ·  тип Т - с приемом прямого луча от излучателя;

     ·  тип R - с приемом луча, возвращенного от отражателя;

     ·  тип D- с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта.

     Оптический  датчик типа Т характеризуется тем, что излучатель и приемник размещены в отдельных корпусах. Прямой оптический луч идет от излучателя к приемнику и может быть перекрыт объектом воздействия. Излучатель и приемник могут получать напряжение питания от различных источников питания. Индикатор излучателя сигнализирует о подаче напряжения питания. Индикатор приемника сигнализирует о срабатывании приемника. Элемент коммутации расположен в приемнике.

       
 
 
 
 
 
 
 

     Оптический  датчик типа R имеет размещенный в одном корпусе излучатель и приемник. Приемник принимает луч излучателя, отраженный от специального отражателя

       
 
 
 

      
 
 
 
 

     Оптический  датчик типа D имеет размещенный в одном корпусе излучатель и приемник. Приемник принимает луч, рассеяно отраженный от объекта воздействия. Объект может перемещаться как вдоль относительной оси, так и под углом к ней

       
 
 
 
 
 
 

     3.Достоинства  и недостатки индуктивного, емкостного, оптического  датчиков.

     3.1. Индуктивный датчик.

Преимущества

-   нет механического износа, отсутствуют отказы, связанные с состоянием контактов

-   отсутствует дребезг контактов и ложные срабатывания

-   высокая частота переключений до 3000 Hz

-   устойчив к механическим воздействиям  

Недостатки - сравнительно малая чувствительность, зависимость индуктивного сопротивления от частоты питающего напряжения, значительное обратное воздействие датчика на измеряемую величину (за счет притяжения якоря к сердечнику).

     3.2. Емкостный датчик.

     Достоинства емкостных датчиков - простота, высокая чувствительность и малая инерционность.

       Недостатки - влияние внешних электрических полей, относительная сложность измерительных устройств.

     3.3. Оптический датчик.

     Достоинства - благодаря большим расстояниям срабатывания (до 50 м) оптические бесконтактные датчики нашли широкое применение в промышленности и не только.

     Они нечувствительны к паразитным магнитным  полям и электростатическим помехам, что делает их незаменимыми для некоторых приложений 
 
 
 
 
 

     4.Применение  датчиков.

     4.1. Индуктивные датчики.

     Индуктивные датчики служат для бесконтактного получения информации о перемещениях рабочих органов машин, механизмов, роботов и т.п. и преобразования этой информации в электрический сигнал. 

     Устанавливаются на станки с ЧПУ, прессы, термопластавтоматы, конвейерные линии, автоматические задвижки, упаковочные автоматы и  т. п. 

     4.2. Емкостные датчики. 

      Емкостные датчики применяют для измерения угловых перемещений, очень малых линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д., а также для воспроизведения заданных функций (гармонических, пилообразных, прямоугольных и т. п.). 

     Емкостные преобразователи, диэлектрическая  проницаемость e которых изменяется за счет перемещения, деформации или изменения состава диэлектрика, применяют в качестве датчиков уровня непроводящих жидкостей, сыпучих и порошкообразных материалов, толщины слоя непроводящих материалов (толщиномеры), а также контроля влажности и состава вещества. 

     4.3. Оптические датчики.

     Оптические  датчики применяются во всех отраслях для позиционирования или счета  объектов.

     Фотодатчики распространены повсеместно и используются в нашей каждодневной жизни. Они помогают, контролировать процесс открытия и закрытия гаражных ворот, бесконтактно включать и выключать воду в раковине, контролировать движение эскалатора, открывать двери в супермаркете, фотофиниш. 
 
 

     Заключение.

В научной работе были рассмотрены основные виды бесконтактных датчиков, особенности и принципы их работы, рассмотрены сферы их применения.

Подробно были рассмотрены емкостные датчики.

     Можно подвести итог, что бесконтактные  выключатели — это первичные приборы для автоматизации технологического процесса различных отраслей промышленности, таких как

• станкостроение,
• автомобилестроение,
• нефтехимическая промышленность,
• машиностроение,
• пищевая промышленность и пр.

     Столь широкая область применения ВБ обусловлена  большим количеством возможных  технологических решений, реализуемых с их помощью:

• подсчёт количества объектов,
• контроль положения объекта,
• регистрация наличия или отсутствия объекта,
• отбор объектов по их габаритам, цвету и другим физическим свойствам,
• определение скорости,
• определение угла поворота

и многое другое

     Преимущества бесконтактных выключателей:

• высокая надежность;
• однозначная зависимость выходной величины от входной;
• стабильность характеристик во времени;
• малые размеры и масса;
• отсутствие обратного воздействия на объект;
• работа при различных условиях эксплуатации:

Была проведена  работа по сбору и обработке научной  и технической информации. Результатом  исследовательской деятельности является отчет по проделанной работе в  виде презентации и пояснительной  записки

 
 

     Список  литературы.

1. Журнал «Современная электроника» № 6  2006г.
2. Сайт www.sensor-com.ru
3. Сайт www.datchikisensor.ru
4. Миль Г. Электронное дистанционное управление моделями. - М.: 1980.

5.   Сайт www.elektronlibrary.ru              

6. Журнал «Компоненты и технологии» №1 2005г., статья Александра Криворученко «Бесконтактные датчики положения. Проблемы выбора и практика применения» 2005г.

7. Сайт ru.wikipedia.org