Беспроводные, миниатюрные и многофункциональные датчики

Имеющаяся учебная программа не охватывает указанные в подзаголовке типы датчиков, поэтому в курсе не уделено им особого внимания. Однако это не означает что датчики и измерительная аппаратура, комплектуемая такими датчиками, не должны развиваться по пути «беспроводности», «миниатюрности» и «многофункциональности». Поэтому о тенденциях развития такого типа датчиков здесь все-таки необходимо упомянуть.

Беспроводные датчики. Перспективность использования беспроводных датчиков для многих промышленных объектов бесспорна[1] . Это критически важно для движущихся объектов автоматизации и распределенных в пространстве объектов.

Практически в беспроводных интеллектуальных датчиках к имеющимся у них функциям добавляют функцию телемеханической радиосвязи с другими средствами автоматики (обычно, с контроллерами, также оснащенными модулями радиосвязи).

Однако широкое развитие беспроводных датчиков сегодня сдерживается достаточно высокой стоимостью существующих систем радиосвязи. Предпосылками развития таких датчиков служат, с одной стороны, существующееся снижение стоимости радиотехнических устройств и повышение их качества, а с другой — возникающая экономия затрат на проводную связь.

При использовании беспроводной связи разработчиками преследуются следующие стратегии разделения радиоканалов:

  • 1) множественный временной доступ (ТПМА): каждый датчик получает свой временной интервал, за который он может передавать информацию;
  • 2) множественный частотный доступ (РПМА): каждый датчик передает информацию на отведенной ему частоте;
  • 3) множественный доступ с кодовым разделением (СПМА): каждый датчик имеет свой код, причем коды не коррелированы, что позволяет подавлять любые сигналы-возмущения, которые при этом воспринимаются приемником как белый шум.

Многими фирмами уже выпускаются беспроводные датчики и устройства автоматики, поддерживающие беспроводную технологию Bluetooth (высокопроизводительную коротковолновую радиосвязь).

Миниатюрные датчики. В настоящее время очень перспективны миниатюрные датчики. Их широкое распространение в будущем коренным образом изменит структуру систем автоматизации, так как позволит выпускать промышленное оборудование непосредственно с встроенными в него датчиками.

Фирмами делаются пилотные разработки приборов-датчиков объемом в несколько кубических миллиметров для измерения температуры, давления, влажности и других параметров среды. В этот объем входят как сам датчик, так и вычислительный модуль для преобразования аналогового измеряемого сигнала в цифровую форму, его обработки и передачи в рабочую сеть. Создание миниатюрных датчиков возможно на базе ряда современных и частично новых методов измерения и параллельно ведет к увеличению точности и качества работы приборов.

Многофункциональные датчики. В настоящее время нет особых трудностей в подключении к одному измерительному функциональному прибору нескольких датчиков, измеряющих разные величины (в ряде датчиков это уже реализуется).

В то же время некоторые методы измерения позволяют одному датчику определять несколько измеряемых величин (так кориолисовые расходомеры одним сенсором-датчиком определяют массовый расход и плотность потока). Такие многофункциональные датчики являются экономически и технически существенно более эффективными, чем использующаяся для этих же целей группа датчиков отдельных измеряемых величин. Работы по их созданию, ведущиеся в ряде приборостроительных фирм, имеют хорошие практические перспективы.

Дальнейшее развитие рынка промышленных датчиков приведет к усиленному освоению новых технологий: интеллектуальных систем, датчиков беспроводной связи, микроэлектромеханических компонент (MEMS), технологий «подключи и работай» (Plug and Play), методов повышения точности и т. д.[2]

Вопросы и задания для самоконтроля

  • 1. Каковы общие тенденции развития современных датчиков?
  • 2. Какие функции позволяют осуществлять перспективные интеллектуальные датчики?
  • 3. В чем состоят преимущества беспроводных датчиков и что сдерживает их эффективное развитие в настоящее время?
  • 4. Что позволяют осуществлять многофункциональные датчики и каково их преимущество перед традиционными обычными датчиками?
  • 5. Каково значение функциональных материалов в вопросах совершенствования и развития в целом перспективных современных датчиков и каковы проблемы их развития в России?

  • [1] Дмитриенко А. Г. и др. Тенденции развития датчиков, преобразователей и на их основе систем измерения, мониторинга и контроля технически сложных объектов ракетно-космической техники // Датчики и системы. 2012. № 9. С. 19— 25. 2 Интеллектуальные датчики и их использование [Электронный ресурс]. ИНТ: http://electricalschool.info/automation/1829-intellektualnye-datchiki-i-ikh.html (дата обращения: 06.12.2021).
  • [2] URL: https://controlengrussia.com/apparatnye-sredstva/sensory-i-datchiki/ perspektivnye-tekhnologii-datchikov
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >