Датчик

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Датчик кислорода
Различные типы световых датчиков
Лидарный датчик на iPad Pro[1]

Да́тчик — конструктивно обособленное устройство, содержащее один или несколько первичных измерительных преобразователей[2][3]. Датчик предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем[4].

Датчик может дополнительно содержать промежуточные измерительные преобразователи, а также меру. Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от устройства, принимающего его сигналы. При нормированном соотношении значения величины на выходе датчика с соответствующим значением входной величины датчик является средством измерений[2].

В настоящее время термины «датчик» и «сенсор» используются как равнозначные для обозначения измерительного преобразователя, выполняющего функции восприятия входной величины и формирования измерительного сигнала, хотя термин «сенсор» акцентирует внимание на восприятии входной величины, а термин «датчик» — на формировании и выдаче измерительного сигнала[5] (данных).

Многофункциональные датчики могут воспринимать и преобразовывать нескольких входных величин, и, помимо основной функции (восприятие величины и формирование измерительного сигнала) выполнять ряд дополнительных функций, таких как функции фильтрации, обработки сигналов и т. п.[5]

Датчики широко используются в научных исследованиях, испытаниях, контроле качества, телеметрии, системах автоматизированного управления и в других областях деятельности и системах, где требуется получение измерительной информации.

Общие сведения[править | править код]

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.

Применение датчиков[править | править код]

Датчики используются во многих отраслях экономики — добыче и переработке полезных ископаемых, промышленном производстве, транспорте, коммуникациях, логистике, строительстве, сельском хозяйстве, здравоохранении, науке и других отраслях — являясь в настоящее время неотъемлемой частью технических устройств.

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массового использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические.

Датчики по своему назначению и технической реализации являются средствами измерения (как и измерительный прибор). Однако показания измерительных приборов воспринимаются человеком, как правило, напрямую (посредством дисплеев, табло, панелей, световых и звуковых сигналов и пр.), в то время как показания датчиков требуют преобразования в форму, в которой измерительная информация может быть воспринята человеком. Датчики могут входить в состав измерительных приборов, обеспечивая измерение физической величины, результаты которого затем преобразуются для восприятия оператором измерительного прибора.

В автоматизированных системах управления датчики могут выступать в роли инициирующих устройств, приводя в действие оборудование, арматуру и программное обеспечение. Показания датчиков в таких системах, как правило, записываются на запоминающее устройство для контроля, обработки, анализа и вывода на дисплей или печатающее устройство. Огромное значение датчики имеют в робототехнике, где они выступают в роли рецепторов, посредством которых роботы и другие автоматические устройства получают информацию из окружающего мира и своих внутренних органов.

В быту датчики используются в термостатах, выключателях, термометрах, барометрах, смартфонах, посудомоечных машинах, кухонных плитах, тостерах, утюгах и другой бытовой технике.

Классификация датчиков[править | править код]

Различные источники дают различные классификации датчиков, в частности[5]:

По методу измерения (виду входных величин)
  • Активные (генераторные)
  • Пассивные (параметрические)
По динамическому характеру сигналов преобразования
  • Дискретные (дискретное представление в виде импульсной последовательности)
  • Непрерывные (в виде непрерывного процесса)
По виду измерительных сигналов
По среде передачи сигналов
По количеству входных величин
  • Одномерные
  • Многомерные
По количеству измерительных функций
  • Однофункциональные
  • Многофункциональные
По количеству преобразований энергии и вещества
  • Одноступенчатые
  • Многоступенчатые
По наличию компенсационной обратной связи
  • Компенсационные
  • Некомпенсационные
По взаимодействию с источниками информации
  • Контактные
  • Бесконтактные (дистанционного действия)
По принципу действия
По технологии изготовления
  • Элементные
  • Интегральные
По измеряемому параметру

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. LiDAR vs. 3D ToF Sensors — How Apple Is Making AR Better for Smartphones. Дата обращения: 3 апреля 2020.
  2. 1 2 ГОСТ Р 8.673-2009 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения
  3. Датчик // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — 707 с. — 100 000 экз.
  4. ГОСТ Р 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные
  5. 1 2 3 Перспективные направления в приборостроении. Ч. 1. Измерительные преобразователи: конспект лекций / С. В. Левин, В. Н. Хмелёв; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. — Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. 187 с.

Ссылки[править | править код]