Osa YHTÄ
1. Havaitseminen tapahtuu tietyllä fyysisellä tavalla erottaen mitattujen parametrien lukumäärän tietylle alueelle sen määrittämiseksi, ovatko mitatut parametrit päteviä vai onko parametrien lukumäärä olemassa. Prosessissa verrataan mitattua tuntematonta suuretta samanlaiseen standardisuureeseen, määritetään mittausryhmän mittaaman standardisuureen kerrannainen ja tämä kerrannainen ilmaistaan numeerisesti.
Automaatio- ja havaitsemisalalla havaitsemisen tehtävänä ei ole ainoastaan valmiiden tuotteiden tai puolivalmisteiden tarkastus ja mittaus, vaan myös tuotantoprosessin tai liikkuvan esineen tarkastaminen, valvonta ja ohjaaminen ihmisten valitseman parhaaseen mahdolliseen kuntoon. On tarpeen havaita ja mitata eri parametrien kokoa ja muutosta milloin tahansa. Tätä tuotantoprosessin ja liikkuvien esineiden reaaliaikaisen havaitsemisen ja mittaamisen tekniikkaa kutsutaan myös tekniseksi tarkastustekniikaksi.
Mittaustyyppejä on kaksi: suora mittaus ja epäsuora mittaus
Suora mittaus tarkoittaa mittarilukeman mittaamista ilman laskelmia, kuten: lämpömittarilla lämpötilan mittaamiseen, yleismittarilla jännitteen mittaamiseen
Epäsuora mittaus tarkoittaa useiden mitattavaan kohteeseen liittyvien fysikaalisten suureiden mittaamista ja mitatun arvon laskemista funktionaalisen suhteen avulla. Esimerkiksi teho P liittyy jännitteeseen V ja virtaan I, eli P=VI, ja teho lasketaan mittaamalla jännite ja virta.
Suora mittaus on yksinkertainen ja kätevä menetelmä, ja sitä käytetään usein käytännössä. Tapauksissa, joissa suora mittaus ei ole mahdollista, suora mittaus on hankalaa tai suoran mittauksen virhe on suuri, voidaan käyttää epäsuoraa mittausta.
Valosähköisen anturin ja anturin käsite
Anturin tehtävänä on muuntaa ei-sähköinen suure sähköiseksi suureeksi, jolla on selvä vastaava suhde. Tämä on pohjimmiltaan rajapinta ei-sähköisen suurejärjestelmän ja sähköisen suurejärjestelmän välillä. Havaitsemis- ja ohjausprosessissa anturi on olennainen muunnoslaite. Energian näkökulmasta anturit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: toinen on energiansäätöanturi, joka tunnetaan myös nimellä aktiivinen anturi, toinen on energianmuunnosanturi, joka tunnetaan myös nimellä passiivinen anturi. Energiansäätöanturilla tarkoitetaan anturia, joka mittaa sähköisten parametrien (kuten resistanssin ja kapasitanssin) muutoksia. Anturi tarvitsee jännitteisen virtalähteen, jotta parametrien muutokset voidaan mitata jännitteeksi ja virraksi. Energianmuunnosanturi voi muuntaa mitatun muutoksen suoraan jännitteen ja virran muutokseksi ilman ulkoista herätelähdettä.
Monissa tapauksissa mitattava ei-sähköinen suure ei ole sellainen ei-sähköinen suure, jota anturi voi muuntaa, mikä edellyttää laitteen tai välineen lisäämistä anturin eteen, joka voi muuntaa mitatun ei-sähköisen suureen anturin vastaanottamaksi ja muunnettavaksi ei-sähköiseksi suureeksi. Komponentti tai laite, joka voi muuntaa mitatun ei-sähköisen suureen käytettävissä olevaksi sähköksi, on anturi. Esimerkiksi kun mitataan jännitettä vastusvenymäanturilla, on tarpeen kiinnittää venymäanturi myyntipaineen elastiseen elementtiin, elastinen elementti muuntaa paineen venymävoimaksi ja venymäanturi muuntaa venymävoiman resistanssin muutokseksi. Tässä venymäanturi on anturi ja elastinen elementti on anturi. Sekä anturi että anturi voivat muuntaa mitatun ei-sähköisen suureen milloin tahansa, mutta anturi muuntaa mitatun ei-sähköisen suureen käytettävissä olevaksi ei-sähköiseksi ja anturi muuntaa mitatun ei-sähköisen suureen sähköksi.
2, valokennoperustuu valosähköiseen ilmiöön, valosignaalin muuttamiseen sähköiseksi signaalianturiksi, jota käytetään laajalti automaattisessa ohjauksessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä radio- ja televisioteollisuudessa ja muilla aloilla.
Valosähköisiin antureihin kuuluvat pääasiassa fotodiodit, fototransistorit, fotoresistanssit (Cd), fotokytkimet, periytyvät valosähköiset anturit, valokennot ja kuva-anturit. Tärkeimpien lajien taulukko on esitetty alla olevassa kuvassa. Käytännön sovelluksessa on tarpeen valita sopiva anturi halutun vaikutuksen saavuttamiseksi. Yleinen valintaperiaate on:nopea fotoelektrinen tunnistuspiiri, laaja valaistusvoimakkuusmittarin alue, erittäin nopea laseranturi tulisi valita fotodiodi; yksinkertaisen piirin useiden tuhansien hertsien yksinkertaisen pulssifotoelektrisen anturin ja hitaiden pulssifotoelektrisen kytkimen tulisi valita fototransistori; vaikka vasteaika on hidas, vastussilta-anturin ja resistanssiominaisuuksilla varustetun fotoelektrisen anturin, katuvalaisimen automaattisen valaistuksen piirin valoelektrisen anturin ja valon voimakkuuteen suhteellisesti muuttuvan resistanssin tulisi valita Cds- ja Pbs-valoherkät elementit; kiertokooderien, nopeusantureiden ja erittäin nopean laseranturin tulisi olla integroituja valoelektrisiä antureita.
Valosähköisen anturin tyyppi Esimerkki valosähköisestä anturista
PN-liitosPN-fotodiodi(Si, Ge, GaAs)
PIN-fotodiodi (Si-materiaali)
Lumivyöryvalodiodi(Si, Ge)
Fototransistori (PhotoDarlington-putki) (Si-materiaalia)
Integroitu valokenno ja valotyristori (Si-materiaalista)
Ei-pn-liitosvalokenno (materiaalina CdS, CdSe, Se, PbS)
Termoelektriset komponentit (käytetyt materiaalit (PZT, LiTaO3, PbTiO3)
Elektroniputkityyppinen fotoputki, kameraputki, valomonistinputki
Muut väriherkät anturit (Si, α-Si-materiaalit)
Kiinteä kuvakenno (Si-materiaalista, CCD-tyyppi, MOS-tyyppi, CPD-tyyppi)
Paikan tunnistuselementti (PSD) (Si-materiaali)
Valokenno (fotodiodi) (Si materiaaleille)
Julkaisun aika: 18.7.2023