русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Деформационные интеллектуальные сенсоры

<== предыдущая статья | следующая статья ==>

При применении микросистемных технологий из всех выше перечисленных деформационных элементов проще всего реализовать мембраны. Им обычно и отдают предпочтение. Непосредственно в кремниевой мембране формируют и кремниевые тензорезисторы, которые преобразуют механическую деформацию в электрические сигналы. Рядом с миниатюрной мембраной в том же кристалле кремния формируют также и микросхемы, требуемые для считывания и электронной обработки сигналов.

Таким образом создают, например, миниатюрные датчики давления воздуха в автомобильных шинах (рис. 2.7 слева). Их размещают внутри каждой шины возле её штуцера так, чтобы они не мешали эксплуатации шин, их вращению, монтажу, демонтажу, балансированию. Информация из сенсоров передается в центральный блок индикации и сигнализации (рис. 2.7 справа) бесконтактным способом с применением локальной микроволновой радиосвязи.


Рис. 2.7. Система контроля давления и температуры в шинах автомобилей. Слева – микроэлектронный сенсор давления и температуры воздуха в автомобильных шинах. Масса 32 г. Срок службы батареи 5 лет. Справа – центральный блок индикации и сигнализации

Каждый датчик имеет свой индивидуальный код, поэтому от каждого из них независимо принимается своя информация. Центральный блок с микрокомпьютером размещается в кабине водителя и является интеллектуальной частью сенсора. На его индикаторе показан условный вид автомобиля сверху с расположением всех шин и отображаются измеренные значения температуры и давления в каждой шине.

Требуемая периодичность и порядок проверки, желательные единицы измерения температуры и давления (градусы Цельсия или Фаренгейта, единицы давления) и критические значения параметров задает пользователь. В случае выхода контролируемых параметров за заданные безопасные пределы выдается световая и звуковая сигнализация.

Использование таких интеллектуальных сенсоров оказалось настолько эффективным и важным для повышения безопасности движения грузового автотранспорта, что в США, например, принято решение о том, чтобы до конца 2008 г. все автомобили массой свыше 4,5 т обязательно были оборудованы системами мониторинга давления в шинах. Такие же правила, скорей всего, со временем будут введены и в других странах мира.

Следующим примером компактного портативного интеллектуального сенсора с деформационными чувствительными элементами, изготовленными с применением МСТ, может быть и прецизионный цифровой манометр давления DPI 740, показанный на рис. 2.8 и рассчитанный на применение как в лабораторных, так и в полевых условиях. С его помощью можно измерять атмосферное давление от 0,75 бар до 1,25 бар и абсолютное давление любого химически не агрессивного газа в диапазонах от 3 кПа до 130 кПа, до 250 кПа и до 360 кПа.


Рис. 2.8. Портативный прецизионный цифровой манометр давления DPI 740. Размер 190х90х36 мм, масса 0,5 кг. Диапазон рабочих температур от –10 С до +50 С. Класс точности 0,02%. Долговременная стабильность 0,01% за год

Высокая точность и стабильность показаний позволили применять его в качестве образцового барометра (вторичного эталона). Наличие микропроцессора сделало возможными автоматический учет влияния температуры, пересчет и высвечивание измеренного значения давления в любых единицах (Па, кПа, гПа, МПа, мм рт. ст., мм вод. ст., кГс/см2, бар и т.п. – всего 24 возможности) и в соответствии с любым избранным пользователем шаблоном, пересчет измеренного атмосферного давления в высоту над уровнем моря и т.п.

Результаты измерений с фиксацией даты и времени запоминаются; могут быть вычислены максимальное и минимальное значения давления за любой указанный период. Через интерфейс RS232 сенсор можно соединить с компьютером или с сетью связи. Питание возможно как от встроенных аккумуляторов, так и от обычной электросети.

Следующий пример – это портативные цифровые калибраторы давления РМ110, показанные на рис. 2.9. Они предназначены для поверки и калибровки средств измерения давления (визуальных и записывающих манометров, реле давления и т.п.). Для этого, кроме цифрового манометра, в состав калибратора входит также ручной насос с точным регулированием давления. Пневматический ручной насос позволяет создавать и регулировать давление до 2 МПа, гидравлический ручной насос – до 20 МПа. В состав сенсора входит также измеритель температуры, который нужен для точной термокомпенсации погрешностей измерения давления. Калибратор способен фиксировать не только статическое давление, но и кратковременные скачки давления длительностью от 50 мс. Имеются встроенная память и интерфейс RS232.


Рис. 2.9. Портативные цифровые калибраторы давления PM110L и РМ110Н. Размер цифрового манометра 98х92х33 мм, масса 0,5 кг. Диапазон рабочих температур от –10 С до +50 С. Класс точности 0,05 %. Долговременная стабильность 0,01% за год

Сигнал деформации мембраны, в том числе и микроминиатюрной, можно превращать в электрический сигнал не только с помощью тензорезисторов, но преобразовывать и другими способами. На рис. 2.10 для примера показана конструкция чувствительного к изменениям давления деформационного элемента, который работает по принципу интерферометра Фабри-Перо.


Рис. 2.10. Микроминиатюрный мембранный датчик давления. Слева – конструкция, справа – внешний вид и способ применения

Над подложкой 1 сформирована тонкая мембрана 2, на которую снизу нанесена зеркально отражающая свет пленка 3. Полупрозрачный зеркальный слой нанесен и на торец оптического волокна 4. Между ним и пленкой 3 образуется оптический резонатор, который находится внутри герметически закрытой полости 6, заполненной газом. Если давление извне мембраны превосходит давление в полости 6, то мембрана несколько прогибается внутрь, и расстояние между ней и волокном уменьшается. По оптическому волокну в резонатор вводится монохроматический свет, который, многократно отражаясь от зеркальных поверхностей, интерферирует сам с собой. Поэтому интенсивность отраженного обратно в оптическое волокно света существенно зависит от положения мембраны, и таким образом – от внешнего давления.

Фирма FISO Technologies используя микросистемную технологию, выпускает такого рода чувствительные элементы с внешним диаметром всего лишь 0,55 мм. Внешний вид чувствительного элемента показан на рис. 2.10 справа вверху на фоне пальцев, которые его держат за оптическое волокно, и ушка иглы, сквозь которое он пройдет.

С помощью иглы-катетера 10 диаметром меньше 1 мм, показанной справа внизу, этот миниатюрный датчик давления 8 и тонкое гибкое оптическое волокно 9 можно ввести в исследуемый объем и контролировать там изменения внутреннего давления. Для этого оптическое волокно связано с интеллектуальным сенсором, в котором под управлением микропроцессора включается источник монохроматического света, вводимого в волокно, измеряется интенсивность обратно отраженного светового потока, по калибровочным данным вычисляется внешнее давление на датчик и выводится на дисплей. В медицине, например, такие сенсоры применяют для контроля внутричерепного давления, для измерений давления крови в легочных артериях, куда иным способом невозможно добраться. Такие интеллектуальные сенсоры находят многочисленные применения также и в других областях науки и техники.

В описанном интеллектуальном сенсоре первичный деформационный сигнал мембраны многократно преобразуется. Сначала в резонаторе Фабри-Перо он преобразуется в оптический сигнал, затем в фотоприемнике – в аналоговый электрический. После аналого-цифрового преобразователя сигнал превращается в цифровой код, а затем на дисплее – в оптическое изображение. Такие многократные преобразования сигналов – не редкость. Они типичны для интеллектуальных сенсоров. Но для систематизации таких сенсоров важна природа именно первичного информационного сигнала.

Просмотров: 424

<== предыдущая статья | следующая статья ==>

Это будем вам полезно:

Электрокинетический метод

Окклюзионная фотоплетизмография

Автоматизированные системы учета коммунальных телеметрических данных

Устройства для измерения силы натяжения и силы давления

Электронные тонометры с манжетой на запястье

Тепловизоры

Основные составляющие погрешности электромагнитного расходомера

Средства измерений параметров ионизирующих излучений Приборы общего применения

Лазерные уровнемеры для сыпучих материалов

Потенциометрические биосенсоры

Химические датчики косвенного действия

Существуют переносные инфракрасные пирометры, например, со следующими характеристиками:

Измеритель мощности дозы ДП-5В

Интеллектуальные электрохимические глюкометры

Теоретические основы метода индукции флуоресценции хлорофилла

Вернуться в оглавление:Методы и средства измерений неэлектрических величин




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.