Что имеет каждый датчик

Датчики

Основные понятия и классификация систем автоматики

Элементы систем автоматического управления

Автоматика — отрасль науки и техники об управлении различными процессами и контроле их протекания, осуществляемых без непосредственного участия человека.

Управление различными процессами без вмешательства человека называется автоматическим управлением, а технические средства, с помощью которых оно осуществляется — средствами автоматики.

Параметры производственного технологического процесса, которые необходимо поддерживать постоянно или изменять по определенному закону называется управляемой величиной.

Комплекс технических средств, предназначенных для автоматизации производственных процессов, представляет собой автоматическую систему.

В зависимости от выполняемых функций различают автоматические системы контроля, управления и регулирования.

Системы состоят из объекта управления и автоматического управляющего устройства. Если входными воздействиями для управляющего устройства являются только внешние воздействия, система называется разомкнутой (без обратной связи), если внешние и внутренние — замкнутой (с обратной связью).

В зависимости от способа формирования сигналов управления системы делятся на непрерывные и дискретные (цифровые).

Системы автоматики состоят из ряда связанных между собой элементов, выполняющих определённые функции и обеспечивающих в комплексе весь процесс управления.

В соответствии с выполняемыми функциями все элементы автоматической системы делятся на три группы:

Измерительную группу составляют различного рода датчики.

Преобразовательную — усилительные устройства, регуляторы, цифровые и микропроцессорные устройства.

Исполнительную — электродвигатели, контакторы, управляющие клапаны и др.

Элементами автоматики называются конструктивно законченные устройства, выполняющие определённые самостоятельные функции преобразования сигналов в системах автоматики.

Каждый элемент преобразует энергию, полученную от предыдущего элемента, и передаёт её последующему. Элементы бывают электрическими и неэлектрическими: гидравлическими, пневматическими, механическими и т.д.

Важнейшим требованием, предъявляемым к устройствам автоматики, является высокая надежность. Ненадежная работа системы автоматического управления (отказ или ошибка) может привести к нарушению производственного процесса и к другим тяжелым последствиям.

Особое значение приобретает использование автоматических систем в тех областях, где возможности человека не в состоянии обеспечивать должный уровень контроля над технологическим процессом. Это может касаться как быстро протекающих процессов (например, изменения напряжения), так вредных факторов (например, ядерные реакции, химическое производство).

Автоматизация различных технологических процессов, управление различными машинами, механизмами требуют многочисленных измерений разнообразных физических величин. Информацию о параметрах контролируемой системы или устройства получают с помощью датчиков или по-другому сенсоров.

Датчик — это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования (чаще всего в электрический сигнал).

Т.о. датчики преобразуют любимую величину в электрический сигнал, который удобно передавать, обрабатывать, выводить на дисплей и т.п.

Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:

1) В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.

В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности: температура – 50%, расход (массовый и объемный) – 15%, давление – 10%, уровень – 5%, количество (масса, объем) – 5%, время – 4%, электрические и магнитные величины – менее 4%.

2) По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические датчики. Большинство датчиков являются электрическими.

3) По принципу действия датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал. Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика, поэтому для работы требуют источник питания.

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, термометрические, фотоэлектрические, индуктивные, емкостные и д.р.

Различают три класса датчиков:

— аналоговые датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;

— цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или цифровой код;

— бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: «включено/выключено» (иначе говоря, 0 или 1).

Омические (резистивные) датчики— принцип действия основан на изменении их активного сопротивления при изменении длины l, площади сечения S или удельного сопротивления p, т.е.

R= pl/S (1.1)

Кроме того, используется зависимость величины активного сопротивления от температуры, контактного давления и освещённости. В соответствии с этим омические датчики делят на: контактные, потенциометрические (реостатные), тензорезисторные, терморезисторные, фоторезисторные.

Контактные датчики — это простейший вид резисторных датчиков, которые преобразуют перемещение первичного элемента в скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи. С помощью контактных датчиков измеряют и контролируют усилия, перемещения, положение, температуру, размеры объектов и т. д. К контактным датчикам относятся путевые и концевые выключатели, контактные термометры и так называемые электродные датчики, используемые в основном для измерения предельных уровней электропроводных жидкостей.

Недостаток контактных датчиков является ограниченный срок службы контактной системы, но благодаря простоте этих датчиков они находят широкое применение.

Реостатные датчики представляют собой резистор с изменяющимся активным сопротивлением. Входной величиной датчика является перемещение контакта, а выходной — изменение его сопротивления. Подвижный контакт механически связан с объектом, перемещение (угловое или линейное) которого необходимо преобразовать.

Наибольшее распространение получила потенциометрическая схема включения реостатного датчика, в которой реостат включают по схеме делителя напряжения (рис. 1.1). Переменный резистор, включаемый по схеме делителя напряжения, называют потенциометром.

Выходной величиной U_вых такого датчика является падение напряжения между подвижным и одним из неподвижных контактов. Зависимость выходного напряжения от перемещения «х» контакта U_вых = f(х) соответствует закону изменения сопротив­ления вдоль потенциометра.

Рисунок 1.1 — Потенциометрическая схема включения реостатного датчика

Обычно реостатные датчики применяют в механических измерительных приборах для преобразования их показаний в электрические величины (ток или напряжение), например, в поплавковых измерителях уровня жидкостей, различных манометрах и т. п.

Тензометрические датчики служат для измерения механических напряжений, небольших деформаций, вибра­ции. Действие тензорезисторов основано на тензоэффекте, заключающемся в изменении активного сопротивления проводниковых и полупроводниковых материалов под воздействием приложенных к ним усилий.

Термометрические датчики (терморезисторы) — сопротивление зависит от температуры.

Терморези­сторы в качестве датчиков используют двумя способами:

1) Температура терморезистора определяется окружающей средой; ток, проходящий через терморезистор, настолько мал, что не вызывает нагрева терморезистора. При этом условии терморезистор используется как датчик температуры.

2) Температура терморезистора определяется степенью нагрева постоянным по величине током и условиями охлаждения. В этом случае установившаяся температура определяется условиями теплоотдачи поверхности терморезистора (скоростью движения окружающей среды – газа или жидкости – относительно терморезистора, ее плотностью, вязкостью и температурой), поэтому терморезистор может быть использован как датчик скорости потока, теплопроводности окружающей среды, плотности газов и т. п.

Рисунок 1.2 — Применение самонагревающегося резистора в качестве датчика расхода

Например, для измерения объёма потребляемого воздуха в автомобильных двигателях в воздухопроводе устанавливается самонагревающийся резистор. Сопротивление такого резистора изменяется вследствие охлаждения потоком воздуха, в результате чего резистор действует как датчик расхода (рис. 1.2).

Индуктивные датчики служат для бесконтактного получения информации о перемещениях рабочих органов машин, механизмов.

Принцип действия датчика основан на изменении электромагнитного поля при попадании в зону действия датчика металлических объектов (на неметаллические материалы датчик не реагирует). В основном индуктивные датчики применяются в качестве бесконтактных выключателей (не требует механического воздействия) для определения положения (конечные и путевые выключатели).

На рисунке 1.3 представлены примеры применения индуктивных датчиков в качестве датчика положения, угла, скорости.

Рисунок 1.3 — Примеры использования индуктивного датчика (ВБИ — выключатель бесконтактный индукционный)

Недостатками индуктивных датчиков является малое расстояние срабатывания и сравнительно небольшая чувствительность.

Емкостные датчики — принцип действия основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.

Для двухобкладочного плоского конденсатора электрическая емкость определяется выражением:

С = e₀eS/h (1.2)

где e₀ — диэлектрическая постоянная;

e — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками;

S — активная площадь пластин;

h — расстояние между пластинами конденсатора.

Зависимости емкости от площади пластин и расстоянии между ними используется для измерения угловых перемещений, очень малых линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д.

Широко емкостные датчики применяются для контроля уровня жидкостей и сыпучих материалов. При этом возможно располагать датчики вне резервуара или бункера. Материал, попадая в рабочую зону датчика, вызывает изменение диэлектрическая проницаемость e, что изменяет емкость и вызывает срабатывание датчика (рис. 1.4).

а)	б)

Рисунок 1.4 — Емкостной датчик

а) распределение электрического поля конденсатора,

б) пример контроля минимального и максимального уровня

Кроме того, на измерении значения диэлектрической проницаемости e работают датчики толщины слоя непроводящих материалов (толщино­меры) и контроля влажности и состава вещества.

Достоинства емкостных датчиков — простота, высокая чувствительность и малая инерционность. Недостатки — влияние внешних электрических полей, относительная сложность измерительных устройств.

Индукционные датчики преобразуют измеряемую величину в ЭДС индукции. К этим датчикам относятся тахогенераторы, у которых выходное напряжение пропорционально угловой скорости вращения вала генератора. Используются как датчики угловой скорости.

Тахогенератор (рис. 1.5) представляет собой электрическую машину, работающую в генераторном режиме. Контролируемый объект механически связан с ротором тахогенератора и приводит его во вращение. При этом вырабатываемая ЭДС пропорциональна скорости вращения и величине магнитного потока. Кроме того, с изменением скорости вращения изменяется частота ЭДС.

Рисунок 1.5 — Тахогенератор

а) конструкция, б) диаграммы входной и выходной ЭДС

Температурные датчики являются наиболее распространенными; широкий диапазон измеряемых температур, разнообразие условий использования средств измерений и требований к ним определяют многообразие применяемых средств измерения температуры.

Основные классы датчиков температуры для промышленного применения: кремниевые датчики температуры, биметаллические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндикаторы, термопары, термопреобразователи сопротивления, инфракрасные датчики.

Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур -50…+150 0 C. Применяются в основном для измерения температуры внутри электронных приборов.

Биметаллический датчик представляет собой пластину из двух разнородных металлов, имеющих различный температурный коэффициент линейного расширения. При нагревании или охлаждении пластина изгибается, размыкая (замыкая) электрические контакты или перемещая стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков -40 до +550 0 C. Используются для измерения поверхности твердых тел и температуры жидкостей. Основные области применения — системы отопления и нагрева воды.

Термоиндикаторы — это особые вещества, изменяющие свой цвет под воздействием температуры. Производятся в виде пленок.

Термопреобразователи сопротивления (терморезисторы)основаны на изменении электрического сопротивления проводников и полупроводников в зависимости от температуры.

С ростом температуры сопротивление металлов возрастает. Для изготовления металлических терморезисторов используется медь, никель, платина. Платиновые терморезисторы позволяют измерять температуры в пределах от –260 до 1100 0 С.

Полупроводниковые терморезисторы имеют отрицательный или положительный температурный коэффициент сопротивления. Кроме того, полупроводниковые терморезисторы при весьма малых размерах имеют высокие значения сопротивления (до 1 МОм).

Применяются для изменения температур в диапазоне от –100 до 200 0 С.

Термопары представляет собой соединение (спай) двух разнородных металлов. Работа основана на термоэлектрическом эффекте — при наличии разности температур спая Т₁ и концов термопары Т₀ возникает электродвижущая сила, называемая термо­электродвижущей (сокращенно термо-ЭДС). В определенном интервале температур можно считать, что термо-ЭДС прямо пропорциональна разности температур ΔT = Т₁ – Т₀.

Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от –200 до 2200 0 С. Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических преобразователей получили платина, платинородий, хромель, алюмель.

Термопары дешевы, простоты в изготовлении и надёжны в эксплуатации. Измерительные мультиметры комплектуются именно термопарами.

Инфрокрасные датчики (пирометры) — используют энергию излучения нагретых тел, что позволяет измерять температуру поверхности на расстоянии. Пирометры делятся на радиационные, яркостные и цветовые. Позволяют измерять температуру в труднодоступных местах и температуру движущихся объектов, высокие температуры, где другие датчики уже не работают.

Пьезоэлектрические датчики основаны на пьезоэлектрическом эффекте (пьезоэффекте), заключаю­щегося в том, что при сжатии или растяжении некоторых кристал­лов на их гранях появляется электрический заряд, величина ко­торого пропорциональна действующей силе.

Используются для измерения сил, давления, вибрации и т.д.

Оптические (фотоэлектрические) датчики работают либо на основе внутреннего фотоэффекта — изменении сопротивления при изменении освещенности, либо вырабатывают фотоЭДС, пропорциональную освещенности.

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.

Фотоэлектрические датчики могут быть применены практически во всех отраслях промышленности. Датчики дискретного действия используются как своеобразные бесконтактные выключатели для подсчета, обнаружения, позиционирования и других задач.

Рисунок 1.6 — Примеры использования фотоэлектрических датчиков

Оптический бесконтактный датчик, регистрирует изменение светового потока в контролируемой области,связанное с изменением положения в пространстве каких-либо движущихся частей механизмов и машин, отсутствия или присутствия объектов.

Оптический бесконтактный датчик состоит из двух функциональных узлов: приемника и излучателя. Данные узлы могут быть выполнены как в одном корпусе, так и в различных корпусах.

Выделяют два метода обнаружения объекта фотоэлектрическими датчиками:

1) Пересечение луча — в этом методе передатчик и приемник разделены по разным корпусам, что позволяет устанавливать их напротив друг друга на рабочем расстоянии. Принцип работы основан на том, что передатчик постоянно посылает световой луч, который принимает приемник. Если световой сигнал датчика прекращается, вследствие перекрытия сторонним объектом, приемник немедленно реагирует, меняя состояние выхода.

2) Отражение от объекта — в этом методе приемник и передатчик находятся в одном корпусе. Во время рабочего состояния датчика все объекты, попадающие в его рабочую зону, становятся своеобразными рефлекторами (отражателями). Как только световой луч отразившись от объекта попадает на приемник датчика, тот немедленно реагирует, меняя состояние выхода.

Домашнее задание

1) Назовите какие типы датчиков и объясните, почему могут быть применены в качестве датчиков положения.

2) Назовите какие типы датчиков и объясните, почему могут быть применены в качестве датчиков скорости.

3) Назовите какие типы датчиков и объясните, почему могут быть применены в качестве датчиков — расходомеров.

4) На рисунке изображён индуктивный датчик.

Запишите, какие параметры датчика и в какую сторону будут изменяться при движении якоря:

1) вверх; 2) вниз; 3) вправо; 4) влево.

5) Объясните назначение изображённого на рисунке датчика (слева).

6) Объясните назначение изображённых на рисунке датчиков (справа). Почему использовано два датчика?

Датчик

Датчик, сенсор (от англ.  sensor ) — понятие систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. [1]

• В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Содержание

Общие сведения

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.

Определения понятия датчик

Широко встречаются следующие определения:

• чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;
• законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.
• датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.
• датчик – конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Эти определения соответствуют практике использования термина производителями датчиков. В первом случае датчик это небольшое, обычно монолитное устройство электронной техники, например, терморезистор, фотодиод и т. п., которое используется для создания более сложных электронных приборов. Во втором случае — это законченный по своей функциональности прибор, подключаемый по одному из известных интерфейсов к системе автоматического управления или регистрации. Например, фотодиоды в матрицах (фото) и др. В третьем и четвертом определении акцент делается на том, что датчик является конструктивно обособленной частью измерительной системы, воспринимающей информацию, а следовательно обладающий самодостаточностью для выполнения этой задачи и определенными метрологическими характеристиками.

Применение датчиков

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 массированного использования датчиков, а также по аналогии — на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

ЧТО ТАКОЕ ДАТЧИК

Датчик это электронное или электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования определенного воздействия в электрический сигнал. Это одно из нескольких определений, которое кажется мне наиболее простым и подходящим.

Датчик можно представить как «черный ящик», имеющий нечто на входе и формирующий на выходе сигнал, пригодный для дальнейшей передачи и обработки (рис.1).

В большинстве случаев мы будем рассматривать параметры и характеристики входного воздействия и вид (способ формирования) выходного сигнала, а также, как это можно использовать для решения конкретных задач.

Схемотехника на уровне принципиальных схем в данном контексте нас не интересует.

и пожарной сигнализации;
• системах автоматики;
• телеметрии и управления.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

• контактные;
• бесконтактные.

Первые подразумевают механическое воздействие. Характерным представителем такой группы являются конечные выключатели, приборы регистрирующие и измеряющие давление, скорость потока жидкостей и газов.

Бесконтактные типы используют несколько принципов обнаружения события: магнитный, оптический, микроволновый, емкостной, индукционный, ультразвуковой.

Каждый из них имеет особенности, определяющие область применения. Например, индукционные датчики не реагирует на предметы из немагнитных материалов. Кроме того, тип устройства определяет дальность действия (обнаружения).

Оптические (оптико электронные), микроволновые, ультразвуковые способны работать на значительном удалении от объекта контроля. Остальные предназначены для использования на небольших расстояниях.

Область применения различных видов датчиков.

В зависимости от назначения, датчики позволяют обнаруживать наличие предмета в зоне своего действия, определять его положение, скорость и направление перемещения, геометрические размеры.

Кстати, техническими характеристиками определяется минимальный размер контролируемого объекта, который может составлять от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

Кроме того датчики используются для контроля температуры, состава, свойств и состояния окружающей среды.

К примеру, датчики дыма в системах пожарной сигнализации позволяют обнаруживать пожар на начальных стадиях. Широко используются датчики уровня, причем как жидкостей, так и сыпучих материалов.

ТИПЫ И ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ

Поскольку назначением любого преобразователя является не только обнаружение воздействия, но также его преобразование, то классификация датчиков по способу формирования выходного сигнала не менее важна, чем по обнаруживаемому параметру.

• пороговый;
• аналоговый;
• цифровой.

Первый самый простой и характеризуется двумя состояниями «0», «1» – выключено, включено. В качестве элементов, формирующих такой сигнал выступают «сухие контакты» (реле) или электронные ключи (транзисторные, тиристорные, симисторные и пр.).

Основным параметром такого выхода является коммутируемые ток и напряжение.

Причем, обратите внимание, могут быть указаны максимальные и (или) номинальные значения. В первом случае имеется в ввиду непродолжительное время работы в указанном режиме, во втором – неограниченно.

Достоинством таких устройств является универсальность – возможность работы практически во всех системах контроля и управления. Исключение могут составлять специализированные системы, «заточенные» под решение специфичных задач и использующие собственную линейку оборудования.

Аналоговый датчик имеет на выходе сигнал, электрические характеристики которого (чаще напряжение) пропорционально зависят от контролируемого воздействия.

В качестве примера можно привести некоторые виды термодатчиков. Для анализа и обработки такого сигнала требуются специальные схемотехнические решения. Плюсом такого исполнения является высокая информативность.

Наверное многие знают что существует двоичный код, то есть последовательность логических уровней («0» – низкий, «1» – высокий). Таким способом можно передавать информацию о состоянии устройства (значение измеряемого параметра), а также его уникальный адрес.

Датчики, использующие такую технологию называются цифровыми. Подобный сигнал также требует дополнительной обработки, следовательно оборудование, работающее по такому принципу должно быть совместимо. Но в простых системах контроля и управления чаще используется первый способ.

В завершение нужно заметить, что датчики, работающие в системах автоматики и управления могут иметь различную степень пыле-влаго защиты и рабочие температурные диапазоны.

Конкретный тип и конструктивное исполнение устройства определяется в зависимости от решаемых задач и условий эксплуатации.

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Советы для занятых. Датчики системы безопасности — какие они?

Что такое эти датчики и почему они настолько важны для создания реально работающей системы защиты вашего дома? Вариантов таких сенсоров очень много и контролировать они могут множество параметров, таких как движение, звук, свет, тепло или воду. Есть даже многофункциональные датчики, которые могут контролировать сразу несколько параметров.

Современные датчики обладают одной очень важной особенностью — при обнаружении какого-либо события, относящегося к их компетенции, они отсылают соответствующее сообщение на ваш телефон.

Контактный датчик

Наиболее простой и чаще всего встречающийся сенсор — это контактный датчик. Эти устройства, как правило, дешевы, поэтому вы легко можете установить их во многих местах, например, на дверях и окнах. Контактный сенсор отсылает сигнал, когда окно или дверь открывается / закрывается. Причем эти сигналы могут различаться, что позволяет создавать различные сценарии последующих действий.

Вариантов здесь множество, производителей — тоже, причем как иностранных, так и российских. Мы не будем здесь рекомендовать какие-либо конкретные модели, а просто приведем несколько примеров. Основное отличие таких датчиков друг от друга — это проводное или беспроводное исполнение.

Некоторые подобные устройства могут параллельно выполнять и другие функции. Например, контактный датчик системы Control4 одновременно отслеживает температуру в вашем доме.

Контактный датчик iSmartAlarm

Контактный датчик или датчик открытия системы iSmartAlarm (https://www.ismartalarm.com/) состоит из двух модулей и срабатывает тогда, когда они размыкаются. К объектам он крепится с помощью липучки, в качестве источника питания используется обычная плоская батарейка. При срабатывании устройство отправляет сигнал через хаб, который беспроводным образом взаимодействует с другими устройствами и обеспечивает выход в интернет.

Датчик движения

Датчик движения SkylinkHome

Датчики движения реагируют на перемещение объектов в радиусе своего действия, могут работать с различными системами сигнализации или защиты, и в обычном доме требуется, как правило, несколько таких устройств. Устанавливаться они могут, например, в каждой комнате или на путях перемещения людей, которые вы легко определите самостоятельно. Каждый датчик контролирует определенную зону и имеет свои "слепые зоны".

Спектр применения таких датчиков широк. Кроме обнаружения проникновения в дом преступника, он может пригодится и для обеспечения домашней безопасности вашей семьи, особенно, если у вас есть дети или престарелые родители. Датчик может контролировать перемещения ваших близких в доме, включать в нужный момент освещение или какие-либо устройства, сообщать вам, что ребенок вернулся из школы и не ушел ли он потом из дома. Сенсор движения может отслеживать и обратную ситуацию — отсутствие движения. Если вы не получаете сообщения от подобных сенсоров, установленных, скажем, в квартире отдельно живущих немолодых родителей, то это повод обеспокоиться и проверить, как они там.

Детектор движения D-Link DCH-Z120

Одним из наиболее современным устройством такого рода является Z-Wave Motion Sensor DCH-Z120 компании D-Link (www.dlink.com) — компактный прибор, который, помимо собственно детектора движения, содержит температурный сенсор и датчик освещенности. Продукт может работать в общей системе "умного дома", подключаясь к хабу по протоколу Z-Wave и, соответственно, способен отсылать сигнал пользователю всего этого хозяйства. Сенсор обнаруживает движение на расстоянии до 10 м и может работать на одной батарее до 2-х лет.

Датчик утечки воды

Датчик утечки воды Quirky

Если у вас в доме есть подвальное помещение, где установлена система водоснабжения, проходят трубы отопления и канализации, располагается насос для откачки поступающей воды, вам необходим датчик утечки воды. Впрочем, подобные устройства очень полезно установить и около старого холодильника, периодически создающего вокруг себя лужу, в ванной комнате, на кухне или котельной. Это относительно недорогой сенсор также может быть частью единой системы умного дома или системы домашней безопасности, и сберечь вам очень серьезные деньги и избавить от больших проблем, если, например, ваше водоснабжение имеет ограниченные ресурсы или если вы живете в многоквартирном доме не на первом этаже.

Сейчас в продаже появились специализированные интеллектуальные (и не очень) системы, которые могут вовремя определить факт утечки воды, просигнализировать об этом вам, а некоторые — и самостоятельно перекрыть воду.

Quirky Overflow — это детектор утечки воды, предназначенный для работы в рамках системы "умного дома" Wink компании Quirky. Это в общем-то традиционный сенсор, работающий на базе беспроводной связи с подключением к Интернет и домашней сети через хаб Wink. Он может также взаимодействовать с реле Wink Relay и, соответственно, запускать автоматику отключения подачи воды. Питание осуществляется с помощью двух батареек AA, заряда которых хватает на год.

Детектор утечки воды WaterLea

Или более серьезная система — WaterLeak? Которая включает в себя интеллектуальный контроллер, датчики протечки воды, а также управляемые краны. Система имеет собственный GSM-блок, который обеспечивает дистанционное оповещение пользователя посредством SMS и дистанционное управление блоком управления. Питание системы осуществляется от сети, но предусмотрено и автономное электроснабжение, которое поддерживает оборудование в работоспособном состоянии в течение нескольких дней.

Датчик утечки газа

Датчик утечки газа Kepler

Подобное устройство призвано минимизировать ущерб в случае утечки природного газа или, например, повышения уровня содержания угарного газа в воздухе. Если концентрация вещества в воздухе превысит разумное значение, датчик выдаст звуковое предупреждение и отправит уведомление на мобильное устройство. Это позволит владельцу устранить проблему на этапе ее зарождения.

Пример такого устройства — "умный" сенсор наличия вредных газов Kepler (http://www.orvibo.com/). Внешне этот датчик схож с термостатом Nest: оба устройства выполнены в виде шайбы с круглым экраном на лицевой панели. К электросети датчик подключается через USB-кабель и соответствующий адаптер. Основной модуль Kepler может отсоединяться от основания и использоваться в качестве портативного решения для обнаружения протечек природного газа — в этом случае гаджет питается от встроенной батареи, заряда которой хватает на два часа работы.

Отметим, что Kepler следит за концентрацией не только газа, но и угарного газа, что является очень полезным добавлением. Специализированные датчики угарного газа также существуют и доступны к приобретению.

Кстати, существую также датчики контроля наполнения газового баллона (цистерны), которые могут быть очень полезны людям, использующим системы автономного газоснабжения.

Детектор дыма

Это один из наиболее часто встречающихся детекторов. В основном это самостоятельные устройства, которые способны только пронзительно верещать при задымлении воздуха, но появились и более интеллектуальные системы, которые могут сотрудничать с системой "умного дома" и отсылать сообщения пользователю. Более того, сейчас можно купить и гаджет, который делает обычный "тупой" детектор дыма "умным".

Звуковой сенсор Kidde RemoteLynk

Это Kidde RemoteLync (www.kidde.com) — устройство, представляющее собой небольшой белый куб, который вставляется в розетку. Устройство занимается тем, что слушает окружающие звуки — если среди них вдруг обнаруживается писк детектора дыма, то RemoteLync незамедлительно подключается к локальной Wi-Fi-сети и отправляет оповещение своему владельцу на смартфон. Новинка может рассылать уведомления даже целой группе пользователей и самостоятельно звонить в экстренные службы.

Birdi (http://getbirdi.com/) — «умный» детектор возгорания. Как и традиционные решения, он способен пищать на все жилище при обнаружении дыма или угарного газа, но этим функционал гаджета не ограничивается. Он может подключаться к интернету, так что в случае чрезвычайного происшествия владельцу на смартфон незамедлительно отправляется оповещение. Кроме того, Birdi может оценивать качество воздуха, определять количество различных загрязняющих веществ и давать советы по их устранению.

Из прочих функций следует отметить возможность оповещения о наводнениях, ураганах и других природных бедствиях, а также о пожаре в близлежащем доме, если в том также установлен Birdi, но, боюсь, в российских условиях этот функционал будет не востребован.

Тепловой датчик

Пожарный тепловой детектор Simplex

Это самый простой и распространенный тип пожарного датчика. Его срабатывание происходит при превышении определенного температурного порога. Известно, что температура в помещении не должна превышать 55 градусов. На этом утверждении и основана настройка срабатывания датчика. Подобный датчик лучше устанавливать в каждом помещении, вблизи мест, где возгорание более вероятно и совместно с другими сенсорами, например, датчиком дыма, поскольку он не сразу сработает, если, например, возгорание начнется в дальнем углу.

Более эффективен тепловой дифференциальный датчик. Срабатывание происходит не при превышении температурного порога, а при превышении скорости нарастания температуры окружающей среды. Результаты различных испытаний показывают, что это более точный способ определения температурного фактора пожара.

Примером хорошего решения в этой области является комбинированный пожарный датчик Simplex TrueAlarm (http://www.simplexfire.com.au/). Он совмещает в одном кожухе датчик дыма и датчик температуры. Для анализа показаний этих датчиков пожарной сигнализации используется запатентованная технология Simplex TrueSens, позволяющая обнаружить возгорание раньше, чем при раздельном мониторинге только дыма или только температуры.

Датчик присутствия

Датчик присутствия Steinel IR Quattro COM1

Детекторы присутствия являются вариацией датчиков движения и чаще всего применяются для контроля освещения (для включения света). Как правило, они используют инфракрасный датчик. Сенсоры присутствия реагируют на движущиеся объекты и окружающее освещение (т.е. отключают свет, если наружного освещения достаточно, несмотря на то, что в комнате присутствуют люди), а также на тепловое излучение движущегося объекта. При отсутствии в сфере чувствительности датчика движущихся объектов свет выключается, причем через тот интервал времени, который выберет сам пользователь.

Чтобы избежать частых включений и выключений светильников в датчиках устанавливается время задержки. После обнаружения движения запускается отчет времени. При обнаружении нового движения, результат обнуляется, и отсчет начинается снова. Время задержки отключения должно быть 2 минуты и более. При меньших значениях светильники могут отключаться, даже, если в помещении есть люди. Это, кстати, свойство абсолютно всех датчиков присутствия.

Сенсор Steinel IR Quattro COM1 (www.steinel-professional.de) предназначен для небольших помещений и устанавливается на потолке. Это самый плоский мире инфракрасный (PIR) датчик присутствия и при установке на потолке его практически невидно. Он применяется в тех местах, где постоянно находятся люди, прежде всего — это офисы, переговорные, спортзалы, туалеты, рабочие помещения. Благодаря высокой чувствительности он способен фиксировать движения пальцев, даже при работе за клавиатурой. Зона обнаружения датчика присутствия 4 на 4 метра, срабатывание датчика при перемещении — 7 на 7 метров (позволяет производить надежный контроль территории площадью до 49 м2). Кстати, их можно приобрести и в России.

Датчик отслеживания расположения

Датчик отслеживания располложения CoinGuard

Беспроводные датчики отслеживания расположения (Asset Sensor) — это устройства, о которых вы вероятно и не слышали. Но, если у вас есть особо ценные вещи или предметы искусства, то мы советуем вам поближе изучить эти небольшие сенсоры. Эти датчики закрепляются, например, на определенных местах (вещах) и отсылают пользователю сигнал с помощью SMS или email, если их местоположение изменилось. Принцип работы у таких систем может отличаться — некоторые через определенные интервалы времени отсылают в специальную систему или хаб контрольные сигналы, который меняется на сигнал тревоги, в случае перемещения, другие отсылают сигнал только в случае движения, которое регистрируется, например, акселерометром.

Пример такого сенсора отслеживания расположения — CoinGuard (www.pilot-lab.com). Это предельно простое и миниатюрное беспроводное охранное устройство. Круглый сенсор, который по размерам едва превышает крупную монету, реагирует на малейшее изменение его положения, отправляя сигнал на специальный хаб, подключенный к интернету. Расстояние между датчиком и базовой станцией может достигать ста метров. Далее на мобильное устройство владельца поступает тревожное сообщение. Компактность и простота датчиков позволяет размещать их где угодно — даже, например, в кошельке.

Многофункциональный сенсор

Notion: вариант на окне

Ну и на сладкое устройства, которые объединили в себе возможности сразу нескольких датчиков. В продаже их несколько, мы же остановимся на трех, которые показались нам наиболее привлекательными.

Notion (http://store.notion.is/) — это система, использующая маленький, "интеллектуальный", многофункциональный датчик, который отличается исключительной работоспособностью. С помощью Notion вы можете знать, сколько еще топлива осталось в баллоне с пропаном, когда ваш ребенок вернулся из школы, нет ли у вас утечки воды, какова температура в холодильнике, не трогал ли кто ваш сейф и тому подобное. Обмен информацией с владельцем устройства осуществляется через хаб, который управляет всеми датчиками и подключается к Интернет через WiFi. В состав системы, кроме хаба, входят многофункциональные сенсоры, способные обнаруживать 8 различных действий и мобильное приложение.

Многофункциональный детектор CubeSensor

CubeSensors (https://cubesensors.com/) — система, основу которой составляют сенсоры, выполненные в виде небольших кубов. Их корпус сделан из поликарбоната, на двух гранях присутствуют перфорированные металлические вставки. Внутри скрываются датчики температуры, влажности, давления, шума и освещенности. Кроме того, каждый «куб» оснащен анализатором воздуха, который следит за уровнем углекислого газа и концентрацией пыли. Если устройству не нравятся показания датчиков, оно начинает испускать красное свечение. Посредством протокола ZigBee несколько гаджетов объединяются в единую сеть с базовой станцией во главе. Последняя имеет модуль Wi-Fi для подключения к интернету.

Охранная система Point

Point (http://formdevices.com/) — охранная система, которая, в первую очередь, полагается на свой «слух», то есть на микрофон и алгоритмы акустического анализа — этого достаточно для того, чтобы определить присутствие человека в доме или среагировать на разбитие окна. Point выглядит как детектор дыма и это неспроста — гаджет умеет следить за качеством воздуха. Ко всему прочему, у устройства имеются датчики температуры и влажности. Алгоритм работы прост: в случае обнаружения каких-либо аномалий, Point отправляет уведомление своему владельцу. Данное событие может сопровождаться включением сирены и световой индикацией.

Гаджет можно без проблем расположить в любой части дома: новинка имеет Wi-Fi-модуль для подключения к домашнему роутеру, а в качестве источника питания она использует комплект из четырех батареек типа АА, которого хватает на год службы.

Все эти датчики, как правило, совсем нетрудно инсталлировать. Некоторую трудность может вызвать только подключение их к общей системе или хабу. Но и эта процедура сегодня достаточно проста, об этом наверняка позаботились разработчики всех систем класса "сделай сам", которые сейчас в изобилии присутствуют в продаже.

Большинство современных датчиков работают с использование долгоживущих батареек, которые обеспечивают стабильную работу этих небольших устройств в течение месяцев и подают вам соответствующий сигнал, если батарея разряжается.