1

Politechnika Wrocławska                          

W y d z i a ł   M e c h a n i c z n y                      

W y d z i a ł   M e c h a n i c z n y                      

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji

Kierunek studiów:

Mechatronika

Mechatronika

Studia I-stopnia, rok I, sem. 2, rok akad. 2008/09

Materiały do wykładu „

Wst

ę

p do 

Wst

ę

p do 

mechatroniki

mechatroniki”

Sygnały i sensory

Dr in

Ŝ

. Zbigniew Smalec (p. 3.19 B-4)

Cz

ęść

 2 (1 – 91) 

Wrocław, 2009

Wa

Ŝ

nym problemem w fazie projektowania wyrobu mechatronicznego jest transmisja 

sygnałów analogowych i cyfrowych. Wymaga to od pracowników realizuj

ą

cych taki projekt 

znacznej wiedzy i do

ś

wiadcze

ń

 w tym zakresie. Z zagadnieniami komunikacji cyfrowej lub 

sieciowymi systemami komunikacyjnymi mechatronicy s

ą

 stale konfrontowani. Dlatego te

Ŝ

 

konieczne jest zapoznanie si

ę

 takimi wa

Ŝ

nymi zagadnieniami jak np. rodzaje sygnałów, 

kodowanie danych, transmisja danych, własno

ś

ci ró

Ŝ

nych interfejsów, czy budowa i działanie 

sieciowych systemów komunikacyjnych.

Sygnały analogowe i cyfrowe

W obecnie stosowanych systemach automatyzacji coraz wi

ę

cej urz

ą

dze

ń

 pracuje w sposób 

cyfrowy. Komputerowe sterowniki wraz z sensorami i aktuatorami wypieraj

ą

 wcze

ś

niej 

stosowane w automatyzacji procesów urz

ą

dzenia analogowe. Jest to spowodowane post

ę

pem 

technologicznym i korzy

ś

ciami wynikaj

ą

cymi z techniki cyfrowej. Równie

Ŝ

 transmisja cyfrowa 

wypiera standardowe sygnały analogowe, takie jak np.: 0 do +10 V, -5 do +5 V, lub 4 mA do 
20 mA.

Systemy techniczne mo

Ŝ

na klasyfikowa

ć

 na podstawie sygnałów wyst

ę

puj

ą

cych na ich 

wej

ś

ciach i wyj

ś

ciach. Sygnały ró

Ŝ

ni

ą

 si

ę

 mi

ę

dzy sob

ą

 natur

ą

 techniczn

ą

. Sygnał jest to 

dowolna wielko

ść

 fizyczna wyst

ę

puj

ą

ca (przebiegaj

ą

ca) w czasie, która słu

Ŝ

y do 

przekazywania informacji. Czyli sygnał jest no

ś

nikiem informacji (np. temperatura, 

ci

ś

nienie, napi

ę

cie, pr

ą

d, droga, pr

ę

dko

ść

 itp.). 

Sygnały, w zale

Ŝ

no

ś

ci od ich warto

ś

ci i przebiegu czasowego, mo

Ŝ

na podzieli

ć

 na ró

Ŝ

ne 

rodzaje. I tak np. mog

ą

 by

ć

 sygnały ci

ą

głe i dyskretne, a tak

Ŝ

e analogowe i cyfrowe (w tym 

binarne).

W sygnałach analogowych zakres warto

ś

ci mo

Ŝ

e si

ę

 zmienia

ć

 w sposób ci

ą

gły. 

Sygnały

2

Sygnały analogowe i cyfrowe

Sygnał

Sygnał jest fizyczn

ą

 wielko

ś

ci

ą

 zmieniaj

ą

c

ą

 si

ę

 w czasie, która przenosi zawart

ą

 w nim informacj

ę

, 

czyli sygnał jest no

ś

nikiem informacji. Fizyczna wielko

ść

 nazywana jest parametrem informacyjnym. 

Zarówno parametr informacyjny jak i przebieg czasowy sygnału mog

ą

 by

ć

 ci

ą

głe lub dyskretne.                                  

Przykład: parametrami informacyjnymi w urz

ą

dzeniach elektronicznych mog

ą

 by

ć

: napi

ę

cie, cz

ę

stotliwo

ść

, 

pr

ą

d, szeroko

ść

 impulsu.

Sygnał analogowy jest ci

ą

gły amplitudowo (warto

ś

ciowo), tzn. parametr informacyjny mo

Ŝ

e (w ramach 

okre

ś

lonych granic) przyjmowa

ć

 dowolnie wiele warto

ś

ci. Rozdzielczo

ść

 teoretycznie jest niesko

ń

czenie 

wysoka. Sygnał analogowy mo

Ŝ

e by

ć

 ci

ą

gły lub dyskretny w czasie.

Sygnał cyfrowy jest dyskretny amplitudowo i zwykle dyskretny w czasie. W cyfrowej technice układów s

ą

 

stosowane prawie wył

ą

cznie sygnały dwuwarto

ś

ciowe (binarne) o niskim (ang. Low) i wysokim (ang. High) 

poziomie.

0

1

Sygnał binarny:

Sygnał binarny:

Wysoki poziom wody

Informacja analogowa:

Stan poziomu wody

Niski poziom wody

Analogowe i dyskretne przebiegi sygnału

W praktyce coraz cz

ęś

ciej stosowana jest technika cyfrowa przetwarzania i transmisji 

informacji, która w porównaniu z technik

ą

 analogow

ą

 zapewnia znaczne korzy

ś

ci. Na 

szerokie i bardzo skuteczne obszary zastosowania techniki cyfrowej wskazuj

ą

 przykłady stale 

rosn

ą

cej liczby komputerów PC, sieci komunikacyjnych oraz stacji do bezpo

ś

redniego 

sterowania cyfrowego DDC (ang. Direct Digital Control).

W przeciwie

ń

stwie do techniki analogowej, w technice cyfrowej nie pracuje si

ę

 z sygnałami      

o przebiegu ci

ą

głym, lecz z informacjami kodowanymi w dyskretne warto

ś

ci sygnałów. Je

Ŝ

eli 

w sygnale cyfrowym rozró

Ŝ

nia si

ę

 tylko dwa stany, to wtedy jest to sygnał binarny. 

Pojedynczy znak binarny jest okre

ś

lany jako bit (skrót pochodzi z j

ę

zyka angielskiego -

binary digit).

Sygnał binarny ze swoimi tylko dwoma ró

Ŝ

nymi stanami, w porównaniu z sygnałem 

analogowym, ma bardzo mał

ą

 zawarto

ść

 informacji. Je

Ŝ

eli obrazowana w postaci cyfrowej 

wielko

ść

 wymaga wi

ę

kszego zakresu warto

ś

ci, to musi by

ć

 ona zapisana za pomoc

ą

 wielu 

bitów (bajty, słowa).

Ci

ą

gły przebieg 

sygnału

Dyskretny 

przebieg sygnału

t

t

3

Sygnały analogowe i cyfrowe

Analogowa 

i 

cyfrowa 

reprezentacja informacji:

Sygnał ci

ą

gły warto

ś

ciowo i w czasie

Sygnał ci

ą

gły w czasie i dyskretny 

warto

ś

ciowo

t

t

Sygnał dyskretny w czasie i ci

ą

gły 

warto

ś

ciowo

Dyskretny w czasie i dyskretny 

warto

ś

ciowo sygnał cyfrowy

Rodzaje sygnałów

Sygnały analogowe

- ci

ą

głe warto

ś

ci                     

- ci

ą

głe w czasie

x

t

x

t

- ci

ą

głe warto

ś

ci                     

- dyskretne w czasie

a)

b)

Sygnały cyfrowe

x

- dyskretne warto

ś

ci  

- ci

ą

głe w czasie

x

c)

d)

- dyskretne warto

ś

ci             

- dyskretne w czasie

t

t

4

Rodzaje sygnałów - sygnały cyfrowe c.d.

Sygnał binarny (dwuwarto

ś

ciowy)

Sygnał trójwarto

ś

ciowy

x

x

e)

f)

t

t

0

1

-100%

0%

100%

Zakresy warto

ś

ci wielko

ś

ci (danych) cyfrowych

1 bit   

⇒

2

1

stanów

=  2 warto

ś

ci

2 bity

⇒

2

2

stanów

=  4 warto

ś

ci

3 bity

⇒

2

3

stanów

=  8 warto

ś

ci

4 bity

⇒

2

4

stanów

=  16 warto

ś

ci

8 bitów    

⇒

2

8

stanów

=  256 warto

ś

ci

10 bitów  

⇒

2

10

stanów

=  1.024 warto

ś

ci

12 bitów  

⇒

2

12

stanów

=  4.096 warto

ś

ci

16 bitów  

⇒

2

16

stanów

=  65.536 warto

ś

ci

20 bitów  

⇒

2

20

stanów

=  1.048.576 warto

ś

ci

itd.

1 bit   

⇒

2

1

stanów

=  2 warto

ś

ci

2 bity

⇒

2

2

stanów

=  4 warto

ś

ci

3 bity

⇒

2

3

stanów

=  8 warto

ś

ci

4 bity

⇒

2

4

stanów

=  16 warto

ś

ci

8 bitów    

⇒

2

8

stanów

=  256 warto

ś

ci

10 bitów  

⇒

2

10

stanów

=  1.024 warto

ś

ci

12 bitów  

⇒

2

12

stanów

=  4.096 warto

ś

ci

16 bitów  

⇒

2

16

stanów

=  65.536 warto

ś

ci

20 bitów  

⇒

2

20

stanów

=  1.048.576 warto

ś

ci

itd.

5

Sygnały analogowe i cyfrowe

Obecnie preferowane jest 

cyfrowe przetwarzanie

informacji:

Cyfrowy (ang. Digital, łac. Digitus - palec) w sensie 
przeno

ś

nym, to odliczanie za pomoc

ą

 palców.

Analogowe przetwarzanie sygnałów 

wzgl.

informacji 

opiera 

si

ę

 na manipulowaniu informacjami ci

ą

głymi warto

ś

ciowo.

Jest zwarte, ale podatne na wiele wpływów i zakłóce

ń

.

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów 

wzgl.

informacji 

opiera si

ę

 

na manipulacji informacjami dyskretnymi warto

ś

ciowo            

i w czasie.

Jest ono szczególnie zwarte i korzystne w realizacji 
przetwarzania poszczególnych sygnałów binarnych lub 
grup sygnałów binarnych.

Cała dynamika sygnału jest do dyspozycji dla sygnałów 
binarnych (regeneracja, odporno

ść

 na zakłócenia).

Przetwarzanie sygnałów analogowych na cyfrowe

Aby mo

Ŝ

na było wielko

ś

ci (sygnały) analogowe przetwarza

ć

 w sposób cyfrowy, musz

ą

 by

ć

 one 

najpierw zamienione na warto

ś

ci cyfrowe. Poniewa

Ŝ

 jednak wielko

ść

 analogowa mo

Ŝ

e 

przyjmowa

ć

 dowolnie wiele warto

ś

ci po

ś

rednich, a zakres warto

ś

ci wielko

ś

ci cyfrowej jest 

ograniczony, to wskutek tej zamiany (przetwarzania) na dyskretne warto

ś

ci cyfrowe powstaj

ą

 

bł

ę

dy kwantyzacji. Im wi

ę

cej bitów zostanie wykorzystanych do tego zobrazowania i im cz

ęś

ciej 

próbkowany jest sygnał analogowy, tym te bł

ę

dy s

ą

 mniejsze.

Sygnał analogowy

Sygnał 

cyfrowy

Amplituda 

sygnału

Bł

ą

d 

[bit]

t

t

1/2

-1/2

1 bit

Bł

ę

dy kwantyzacji wskutek ograniczonej rozdzielczo

ś

ci 

i dyskretnego próbkowania

Analogowy zakres pomiarowy: 0 do 300 mm

1. Zakres warto

ś

ci 8-bitowej zmiennej: 256

Bł

ą

d kwantyzacji: (300/256) mm = 1,2 mm

2. Zakres warto

ś

ci 12-bitowej zmiennej: 4096

Bł

ą

d kwantyzacji: (300/4096) mm = 0,073 mm

Porównanie bł

ę

dów kwantyzacji przy 

Porównanie bł

ę

dów kwantyzacji przy 

pomiarze długo

ś

ci dla ró

Ŝ

nych rozdzielczo

ś

ci 

pomiarze długo

ś

ci dla ró

Ŝ

nych rozdzielczo

ś

ci 

przetworników analogowo

przetworników analogowo

-

-

cyfrowych A/C

cyfrowych A/C

Ze wzrostem liczby bitów rosn

ą

 jednak nakłady 

zwi

ą

zane z przetwarzaniem i transmisj

ą

 danych.         

Aby zapewni

ć

 mo

Ŝ

liwie mał

ą

 utrat

ę

 informacji 

powstaj

ą

c

ą

 wskutek przetwarzania A/C                          

i równocze

ś

nie nie wybiera

ć

 niepotrzebnie du

Ŝ

ego 

zakresu zobrazowania binarnego, zakres warto

ś

ci 

nale

Ŝ

y dopasowa

ć

 do ka

Ŝ

dorazowego zadania.

6

Za stosowaniem sygnałów binarnych przemawiaj

ą

 nast

ę

puj

ą

ce wzgl

ę

dy:                               

- du

Ŝ

y odst

ę

p sygnału od zakłóce

ń

,                               

- mo

Ŝ

liwe s

ą

 wi

ę

ksze tolerancje w poziomie reprezentowanych wielko

ś

ci fizycznych,                                                

- łatwe w realizacji,                                            
- wymagaj

ą

 mało obwodów podstawowych.

Porównanie sygnałów analogowych z cyfrowymi

Zaletami techniki analogowej s

ą

:

Tania (np. realizacja układów cyfrowych z elementami dyskretnymi wymaga wi

ę

kszych nakładów ni

Ŝ

 odpowiedni 

układ analogowy),

Cz

ę

sto jest prostsza,

Dla jednakowej transmisji sygnał analogowy ma mniejsze wymagania dla kanału ni

Ŝ

 sygnał cyfrowy,

Ci

ą

głe przetwarzanie amplitudowe i w czasie (?!),

Cz

ę

sto nie jest wymagane przekształcanie przetwarzanej wielko

ś

ci,

Zwarta, równie

Ŝ

 przy przekroczeniu wyspecyfikowanych zakresów sygnału.

Zalety techniki cyfrowej:

Jest tania przy zastosowaniu układów o wysokiej skali integracji,

Mo

Ŝ

liwa dowolna dokładno

ść

, 

Odporno

ść

 na zakłócenia, niezawodno

ść

,

Sygnały s

ą

 mo

Ŝ

liwe do zapami

ę

tania.

Transmisja równoległa zobrazowanie parametru informacyjnego (z 2 n mo

Ŝ

liwymi warto

ś

ciami) – warto

ś

ci sygnału 

s

ą

 przenoszone (transmitowane) przez n kanałów. Zalety: natychmiast jest kompletna warto

ść

, ci

ą

głe w czasie, 

odporne na zakłócenia. 
Transmisja szeregowa – warto

ś

ci n-bitowego parametru informacyjnego s

ą

 kolejno po sobie transmitowane przez        

1 kanał  w n chwilach czasu. Zalety: małe nakłady techniczne (?!).

Dane i sygnały

Dane

Dane

Zobrazowanie (przedstawienie) 
rzeczy, koncepcji, wyobra

Ŝ

e

ń

            

i instrukcji w sposób 
sformalizowany.

Sygnał

Sygnał

Fizyczne zobrazowanie danych 
przez charakterystyczne 
przestrzenne i/lub czasowe 
zmiany warto

ś

ci wielko

ś

ci 

fizycznych.

Zatem sygnały s

ą

 rzeczywist

ą

 

fizyczn

ą

 reprezentacj

ą

 

zobrazowa

ń

 abstrakcyjnych: 

danych.

Przedmioty naszego my

ś

lenia

Przedmioty naszego my

ś

lenia

Dane jako sformalizowane 

zobrazowanie

Dane jako sformalizowane 

zobrazowanie

Sygnały jako rzeczywiste 

zobrazowanie danych

Sygnały jako rzeczywiste 

zobrazowanie danych

Ś

wiat 

abstrakcyjny

Konwencje do 

zobrazowania tre

ś

ci 

my

ś

lenia

Konwencje do 

zobrazowania 

danych

Ś

wiat 

fizyczny

7

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe (A/C) sygnału

analogowy

cyfrowy

t

s

– okres próbkowania

n - liczba bitów

Zapis bitowy, bajtowy i heksadecymalny

W technice cyfrowej najcz

ęś

ciej nie pracuje si

ę

 z najmniejszymi mo

Ŝ

liwymi wielko

ś

ciami 

(bitami), ale prawie wył

ą

cznie z 8 bitowymi, tzn. byte (bajty). Dlatego te

Ŝ

 wielko

ś

ci 8-, 16-, lub 

32-bitowe s

ą

 okre

ś

lane jako 1-, 2-, lub 4-byte’owe.

1 byte = 8 bit 

Binarny sposób zapisu z zerami i jedynkami dla du

Ŝ

ych zakresów warto

ś

ci staje si

ę

 bardzo 

szybko nieprzejrzysty, jak np. 2-byte’owej zmiennej: 01101001 00001101.

Dlatego te

Ŝ

 dla uzyskania tej przejrzysto

ś

ci wprowadzony został zapis heksadecymalny

(16-kowy). W tym systemie liczbowym ka

Ŝ

dy znak mo

Ŝ

e przyjmowa

ć

 16 ró

Ŝ

nych warto

ś

ci: 0...9 

i A...F.

Binarny i heksadecymalny zapis wielko

ś

ci 4-bitowej

B

A

9

8

Heksade-

cymalnie

1111

1110

1101

1100

Binarnie

1011

1010

1001

1000

Binarnie

0011

0010

0001

0000

Binarnie

F

7

0111

3

E

6

0110

2

D

5

0101

1

C

4

0100

0

Heksade-

cymalnie

Heksade-

cymalnie

Binarnie

Heksade-

cymalnie

Przykład:

Przykład:

- zapis binarny: 01101001 00001101

- zapis heksadecymalny: 690D 

8

Zalety techniki cyfrowej

Cyfrowe zobrazowanie i przetwarzanie (analogowych) informacji, w porównaniu ze zobrazowaniem analogowym, wydaje 

si

ę

 pocz

ą

tkowo rozwi

ą

zaniem wymagaj

ą

cym znacznych nakładów. Ka

Ŝ

da wielko

ść

 analogowa musi by

ć

 w odpowiedni 

sposób kodowana, aby mogła by

ć

 zapisana w postaci wielu sygnałów binarnych. Jednak pozorne wady, które powstaj

ą

 

wskutek takiego post

ę

powania s

ą

 w wielu obszarach zastosowa

ń

 kompensowane przez takie zalety techniki cyfrowej 

jak:

du

Ŝ

a odporno

ść

 na zakłócenia,

mo

Ŝ

liwe proste zapami

ę

tywanie danych,

elastyczne dalsze przetwarzanie oraz

ró

Ŝ

norodne mo

Ŝ

liwo

ś

ci przesyłania (transmisji).

Wysoka odporno

ść

 na zakłócenia. Podczas gdy sygnał (informacja) analogowy zmienia si

ę

 wskutek ka

Ŝ

dego zakłócenia 

(tak

Ŝ

e małego), to cyfrowo zakodowana informacja zostanie dopiero wtedy zafałszowana, je

Ŝ

eli impuls zakłócaj

ą

cy jest 

wi

ę

kszy ni

Ŝ

 odst

ę

p zakłóce

ń

 ka

Ŝ

dorazowego poziomu cyfrowego. Odst

ę

p sygnału od zakłóce

ń

 uzyskuje si

ę

 z ró

Ŝ

nicy 

poziomu nadawania i odbierania. Okre

ś

la on, jak du

Ŝ

e musz

ą

 by

ć

 indukcyjnie lub pojemno

ś

ciowo sprz

ę

gane zakłócenia 

(oscylacje napi

ę

cia sieci, piki z zał

ą

cze

ń

), lub wahania napi

ę

cia zasilania, aby sygnał cyfrowy został zakłócony. 

Mo

Ŝ

liwo

ść

 krótkotrwałego i długotrwałego zapami

ę

tywania. Dane cyfrowe mog

ą

 by

ć

 w bardzo prosty sposób 

zapami

ę

tywane na ró

Ŝ

nych, cz

ę

sto bardzo tanich mediach. Mo

Ŝ

e si

ę

to odbywa

ć

 krótkotrwale za pomoc

ą

 ulotnych pami

ę

ci 

półprzewodnikowych RAM (ang. Random Access Memory), albo długotrwałe za pomoc

ą

 magnetycznych lub optycznych 

mediów.

Elastyczno

ść

 i dalsze przetwarzanie. Sterowane programowo przetwarzanie danych za pomoc

ą

 mikroprocesorów 

umo

Ŝ

liwia to, 

Ŝ

e nawet bardzo zło

Ŝ

one algorytmy – z  du

Ŝ

ym stopniem elastyczno

ś

ci - mog

ą

 by

ć

 wykonywane (obliczane) 

w krótkim czasie.

Ró

Ŝ

norodne mo

Ŝ

liwo

ś

ci transmisji. Oba stany sygnału binarnego (tzn. 0 i 1) daj

ą

 si

ę

 bardzo prosto w ró

Ŝ

ny sposób 

kodowa

ć

. Ta mo

Ŝ

liwo

ść

 otwiera szerokie spektrum zastosowa

ń

. I tak np. przy transmisji danych na du

Ŝ

e odległo

ś

ci,  ze 

wzgl

ę

du na małe zapotrzebowanie mocy (energii) i du

Ŝą

 odporno

ść

 na zakłócenia s

ą

 cz

ę

sto stosowane 

ś

wiatłowody. 

Sygnałom binarnym mo

Ŝ

na bezpo

ś

rednio przyporz

ą

dkowa

ć

 stany ZAŁ/WYŁ sygnału 

ś

wietlnego, natomiast sygnał 

analogowy daje si

ę

 przesyła

ć

 przez 

ś

wiatłowód tylko z zastosowaniem wymagaj

ą

cej du

Ŝ

ych nakładów linearyzacji                    

i wnosz

ą

cej bł

ę

dy ocenie intensywno

ś

ci. 

Odst

ę

p sygnału cyfrowego od zakłóce

ń

Poziom sygnałów układu TTL

Poziom sygnałów układu TTL

-

-

LS

LS

Poziom niski (L, LOW):

- gwarantowany poziom nadawania:

max. 0,5 V

- gwarantowany poziom odbierania: 

max. 0,8 V

- statyczny odst

ę

p od zakłóce

ń

: 

0,3 V

Poziom wysoki (H, HIGH):

- gwarantowany poziom nadawania: 

min. 2,7 V

- gwarantowany poziom odbierania: 

min. 2,0 V

- statyczny odst

ę

p od zakłóce

ń

: 

0,7 V

9

0,1 mW

8 mW

Aktywny pobór pr

ą

du

10 MHz

33 MHz

Maks. cz

ę

stotliwo

ść

 zał

ą

czania

-0,02 mA

0,0001 mA

-0,4 mA

0,02 mA

Pr

ą

d

4,95 V

3,5 V

2,7 V

2,0 V

Napi

ę

cie

Stan 1 (High)

0,5 mA

-0,0001 mA

8 mA

-0,4 mA

Pr

ą

d

0,05 V

1,5 V

0,5 V

0,8 V

Napi

ę

cie

Stan 0 (Low)

Wyj

ś

cie

Wej

ś

cie

Wyj

ś

cie

Wej

ś

cie

-0,02 mA

-100 mA

Maksymalny pr

ą

d

5 - 15 V

4,75  - 5,25  V

Napi

ę

cie zasilania

CMOS

TTL

Ogólne własno

ś

ci układów TTL i CMOS

Napi

ę

cie wej

ś

ciowe

1

0

2

3

4

5

[V]

Masa

Low

Low

High

High

Napi

ę

cie wyj

ś

ciowe

1

0

2

3

4

5

[V]

Masa

Low

Low

High

High

TTL

TTL

Napi

ę

cie wej

ś

ciowe

1

0

2

3

4

5

[V]

Masa

Low

Low

High

High

Napi

ę

cie wyj

ś

ciowe

1

0

2

3

4

5

[V]

Masa

Low

Low

High

High

CMOS

CMOS

6

7

8

6

7

8

TTL  (ang.Transistor-Transistor Logic)

CMOS (ang. Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Transmisja równoległa sygnałów cyfrowych

Transmisja sygnałów cyfrowych pomi

ę

dzy dwoma lub wieloma urz

ą

dzeniami lub uczestnikami 

(stacjami, w

ę

złami) komunikacyjnymi mo

Ŝ

e si

ę

 odbywa

ć

 albo równolegle albo szeregowo.

Transmisja równoległa

W transmisji równoległej wszystkie bity okre

ś

lonej informacji (danych) s

ą

 przenoszone 

równocze

ś

nie, tzn. równolegle przez odpowiedni

ą

 liczb

ę

 przewodów danych (magistral

ę

). 

Nakłady instalacyjne s

ą

 tutaj odpowiednio wysokie i do zaakceptowania tylko w przypadkach 

krótkich dróg (odległo

ś

ci) transmisji. Do transmisji jednego bajta (tzn. 8-bitów) pomi

ę

dzy stacj

ą

 

nadawcz

ą

 i odbiorcz

ą

 wymagane jest minimum 9 przewodów (8 bitów i potencjał odniesienia). 

Dlatego te

Ŝ

 ta technika jest stosowana prawie wył

ą

cznie w magistralach urz

ą

dze

ń

. S

ą

 tutaj –

przy krótkich poł

ą

czeniach – bez zaawansowanych metod przetwarzania uzyskiwane wysokie 

szybko

ś

ci transmisji.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8

.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

9 przewodów

Nadajnik

Nadajnik

Odbiornik

Odbiornik

Znak          

Znak          

8

8

-

-

bitowy

bitowy

Znak          

Znak          

8

8

-

-

bitowy

bitowy

10

Transmisja szeregowa

W przypadku du

Ŝ

ych odległo

ś

ci zalecana jest transmisja szeregowa, w której tylko przez jeden 

przewód danych poszczególne bity s

ą

 kolejno przenoszone (transmitowane) w czasie. Chocia

Ŝ

 

ten sposób transmisji informacji jest zwi

ą

zany z odpowiednio wi

ę

kszymi nakładami czasu, to ze 

wzgl

ę

du na znacznie mniejsze nakłady instalacyjne i koszty jest on cz

ę

sto stosowany. Poniewa

Ŝ

 

wszystkie informacje (bity) musz

ą

 by

ć

 tworzone co najmniej równolegle, to nadajnik musi 

realizowa

ć

 równoległo-szeregowe, a odbiornik szeregowo-równoległe przetwarzanie danych. Te 

funkcje s

ą

 realizowane przez specjalnie wł

ą

czone rejestry przesuwne, które s

ą

 ju

Ŝ

 zintegrowane 

w dost

ę

pnych na rynku mikrokontrolerach i modułach komunikacyjnych.

2 przewody

Nadajnik

Nadajnik

Odbiornik

Odbiornik

Z

n

a

k

 8

Z

n

a

k

 8

-

-

b

it

o

w

y

b

it

o

w

y

Z

n

a

k

 8

Z

n

a

k

 8

-

-

b

it

o

w

y

b

it

o

w

y

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8

.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

8. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.  8.

8, 7, 6, 5, 

4, 3, 2, 1

Transmisja szeregowa sygnałów cyfrowych

Istniej

ą

 zatem dwa mo

Ŝ

liwe rodzaje transmisji danych:

Transmisja szeregowa polega na przesłaniu sekwencyjnym (bit po bicie) danych. Urz

ą

dzeniem transmisji 

szeregowej jest np. modem. Dane s

ą

 przesyłane za pomoc

ą

 kabla szeregowego (np. RS-232) ł

ą

cz

ą

cego np. 

komputer z modemem, a stamt

ą

d, po modulacji bit po bicie s

ą

 przesyłane do sieci telefonicznej.

Transmisja równoległa polega na jednoczesnym przesyłaniu wi

ę

kszej liczby bitów informacji (przewa

Ŝ

nie 

o

ś

miu, czyli jednego bajtu). Przykładem tego rozwi

ą

zania jest transmisja znaków do drukarki za pomoc

ą

 kabla 

typu Centronics.

Szybko

ść

 transmisji okre

ś

la natomiast liczb

ę

 bitów przesyłanych w jednostce czasu. Jednostk

ą

 szybko

ś

ci 

transmisji jest bit na sekund

ę

 (bit/s) lub bps (z ang. bit per sek.)

Natomiast podczas transmisji 
synchronicznej, dzi

ę

ki okre

ś

lonemu 

impulsowi taktuj

ą

cemu, utrzymywane jest 

stałe tempo przekazywania informacji. Nie 
wyst

ę

puj

ą

 tutaj przerwy spowodowane 

konieczno

ś

ci

ą

 synchronizacji 

pojedynczych porcji informacji, a wi

ę

c 

uzyskuje si

ę

 lepsze wykorzystanie linii 

ł

ą

cz

ą

cych.

Rozró

Ŝ

niamy dwie metody transmisji 

danych: asynchroniczn

ą

 i synchroniczn

ą

. 

Podczas transmisji asynchronicznej 
wyst

ę

puj

ą

 kolejno po sobie wycinki czasu 

zawieraj

ą

ce i nie zawieraj

ą

ce informacji. 

Aby przygotowa

ć

 odbiorc

ę

 na przyj

ę

cie 

sygnału zawieraj

ą

cego informacje, s

ą

 

wysyłane sygnały startu oraz sygnały 
stopu, rozpoczynaj

ą

ce i ko

ń

cz

ą

ce 

przesyłanie porcji informacji.

Cyfrowa transmisja danych

Sygnał 

startu

Sygnał 

startu

Sygnał 

stopu

Porcja 

informacji

Porcja 

informacji

Transmisja asynchroniczna

Sygnał taktuj

ą

cy

Dane

Transmisja synchroniczna

11

Metody rozpoznawania bł

ę

dów transmisji danych

Transmisja danych cyfrowych z jednego miejsca do drugiego mo

Ŝ

e spowodowa

ć

 powstanie 

bł

ę

dów. Mog

ą

 one wynika

ć

 z tego, 

Ŝ

e odbiornik z powodu działania zakłóce

ń

 sygnałów 

elektrycznych podczas transmisji nie odbiera tego samego sygnału, który został wysłany 
przez nadajnik. Impuls zakłócaj

ą

cy mo

Ŝ

e niekiedy w okre

ś

lonym punkcie by

ć

 wystarczaj

ą

co 

du

Ŝ

y, 

Ŝ

eby spowodowa

ć

 zmian

ę

 logicznego poziomu sygnału. I tak np. wysłany ci

ą

g 1001 

bitów mo

Ŝ

e by

ć

 odebrany jako 1101. Aby rozpozna

ć

 tego rodzaju bł

ę

dy, cz

ę

sto stosowany 

jest bit parzysto

ś

ci. Bit parzysto

ś

ci jest dodatkowym bitem 0 lub 1, który jest 

przyporz

ą

dkowywany jednej grupie kodowej. W prostej metodzie parzysto

ś

ci warto

ść

 tego 

bitu jest dobierana w taki sposób, 

Ŝ

eby całkowita liczba jedynek w grupie kodowej, ł

ą

cznie 

z bitem parzysto

ś

ci, była liczb

ą

 parzyst

ą

. I tak np. podczas transmisji 1001 bit parzysto

ś

ci 

wynosi 0, a w wyniku otrzymuje si

ę

 01001 i tym samym liczba jedynek jest parzysta. Podczas 

transmisji 1101 warto

ść

 bitu parzysto

ś

ci wynosi 1, a wynik 11101 i tym samym ł

ą

czna liczba 

jedynek jest parzysta. 

W przypadku zastosowania nieparzysto

ś

ci, warto

ść

 bitu parzysto

ś

ci jest dobierana w taki 

sposób, 

Ŝ

eby całkowita liczba jedynek, ł

ą

cznie z bitem parzysto

ś

ci, była liczb

ą

 nieparzyst

ą

. 

Je

Ŝ

eli w odbiorniku liczba jedynek w grupie kodowej nie daje wymaganej parzysto

ś

ci, to 

odbiornik rozpoznaje, 

Ŝ

e wyst

ą

pił bł

ą

d i mo

Ŝ

e za

Ŝą

da

ć

 ponownej transmisji.

Rozszerzeniem kontroli parzysto

ś

ci jest suma kontrolna, w której bloki kodowe mog

ą

 by

ć

 

sprawdzane w taki sposób, 

Ŝ

e transmitowanych jest szereg bitów, które tworz

ą

 sum

ę

 

binarn

ą

. Sprawdzanie parzysto

ś

ci i sumy kontrolnej pozwala tylko na rozpoznanie 

pojedynczych bł

ę

dów w kodowanych blokach, natomiast podwójne bł

ę

dy nie s

ą

 wykrywane. 

Dlatego te

Ŝ

 konieczny jest rozwój i zastosowanie innych metod wykrywania i usuwania 

bł

ę

dów transmisji. 

Istnieje wiele metod rozpoznawania bł

ę

dów w systemach pomiarowych, sterowania i komunikacyjnych (transmisji 

danych):

Kontrola powtórzenia – ta metoda polega na kopiowaniu wzgl. powtórzeniu działania i porównaniu wyników. 
Je

Ŝ

eli nie wyst

ą

pi bł

ą

d, to przyjmuje si

ę

, 

Ŝ

e wyniki powinny by

ć

jednakowe. W przypadku krótkotrwałych bł

ę

dów 

mo

Ŝ

e to oznacza

ć

, 

Ŝ

e przebieg musi by

ć

 dwukrotnie powtórzony i porównane wyniki, albo te

Ŝ

 zastosowane dwa 

układy i porównane wyniki obu tych układów. Jednak jest to rozwi

ą

zanie kosztowne.

Sprawdzanie warto

ś

ci oczekiwanej – bł

ę

dy programowe s

ą

 cz

ę

sto wykrywane wówczas, gdy nast

ą

pi 

sprawdzenie, czy przy wprowadzaniu okre

ś

lonej danej numerycznej uzyskiwana jest warto

ść

 oczekiwana. Je

Ŝ

eli 

nie uzyskuje si

ę

 oczekiwanej warto

ś

ci, to stwierdza si

ę

 bł

ą

d. 

Sprawdzanie czasu – w tej metodzie sprawdza si

ę

, czy w 

ś

ci

ś

le okre

ś

lonym czasie została wykonana 

przewidziana funkcja. Tego rodzaju kontrol

ę

 nazywa si

ę

 zwykle nadzorowaniem czasu przebiegu (ang. Watchdog 

Timer). I tak np. w sterownikach PLC na pocz

ą

tku operacji (cyklu) uruchamiany jest zegar (ang. Timer) i je

Ŝ

eli 

operacja nie zostanie zako

ń

czona w przeci

ą

gu zadanego czasu, to przyjmuje si

ę

, 

Ŝ

e wyst

ą

pił bł

ą

d. Wówczas

Watchdog Timer reaguje w ten sposób, 

Ŝ

e powoduje wywołanie alarmu i wył

ą

czenie całej instalacji lub jej cz

ęś

ci.

Kontrola zwracania. Je

Ŝ

eli istnieje bezpo

ś

rednia relacja pomi

ę

dzy warto

ś

ciami wej

ś

ciowymi i wyj

ś

ciowymi, to przy 

pomocy warto

ś

ci wyj

ś

ciowej mo

Ŝ

na obliczy

ć

 warto

ść

 wej

ś

ciow

ą

, która spowodowała t

ą

 warto

ść

 wyj

ś

ciow

ą

. 

Nast

ę

pnie otrzyman

ą

 warto

ść

 mo

Ŝ

na porówna

ć

 z warto

ś

ci

ą

 wej

ś

ciow

ą

.

Kontrola parzysto

ś

ci i rozpoznawanie bł

ę

dów – te metody sprawdzania s

ą

 cz

ę

sto stosowane do stwierdzania 

bł

ę

dów pami

ę

ci i transmisji danych. Kanały komunikacyjne s

ą

 cz

ę

sto nara

Ŝ

one na zakłócenia, które mog

ą

 wpływa

ć

 

na bł

ę

dy nadawania. Aby stwierdzi

ć

, czy dane nie zostały zafałszowane, do przenoszonych danych jest  wstawiany 

bit parzysto

ś

ci. Bit parzysto

ś

ci jest dobierany w taki sposób, 

Ŝ

eby suma jedynek w grupie była parzysta 

(sprawdzanie parzysto

ś

ci) lub nieparzysta (sprawdzanie nieparzysto

ś

ci). W przypadku nieparzysto

ś

ci mo

Ŝ

na po 

transmisji sprawdzi

ć

 słowo, aby stwierdzi

ć

 czy jest ono ci

ą

gle jeszcze nieparzyste. Inne metody kontroli zawieraj

ą

 

kody, na których opiera si

ę

 transmisja danych, aby rozpozna

ć

 zafałszowane bity.

Kontrola diagnostyczna – jest stosowana do sprawdzania przebiegu (zachowania si

ę

) składowych systemu. Do 

składnika wprowadzane s

ą

 wielko

ś

ci wej

ś

ciowe, a uzyskiwane wielko

ś

ci wyj

ś

ciowe s

ą

 porównywane z 

oczekiwanymi wynikami.

Metody rozpoznawania bł

ę

dów danych

12

Interfejsy komputerowe

Istniej

ą

 ró

Ŝ

ne mo

Ŝ

liwo

ś

ci przył

ą

czenia (interfejs) urz

ą

dze

ń

 automatyki. W wielu systemach automatyzacji 

stosowane s

ą

 rozwi

ą

zania zapewniaj

ą

ce integracj

ę

 przepływu informacji z wykorzystaniem sieci 

komunikacyjnych (np. Ethernet). W poszczególnych urz

ą

dzeniach lub małych modułach, a tak

Ŝ

e 

programowaniu i piel

ę

gnacji, w zale

Ŝ

no

ś

ci od realizowanych zada

ń

, s

ą

 stosowane równie

Ŝ

 inne rodzaje 

interfejsów (magistral, sieci). 

Magistrala PCI jest systemem ł

ą

cz

ą

cym moduły wewn

ą

trz komputera PC. Z jej pomoc

ą

 pracuj

ą

 wbudowane 

w komputer urz

ą

dzenia (karty).

Interfejs sieciowy Ethernet umo

Ŝ

liwia przył

ą

czenie dowolnie wielu urz

ą

dze

ń

 przy pomocy standardowych 

metod. W du

Ŝ

ych, silnie obci

ąŜ

onych sieciach nie mo

Ŝ

na zapewni

ć

 okre

ś

lonego czasu transmisji.

Interfejs szeregowy (V.24, RS 232, COM) jest ju

Ŝ

 nieco przestarzałym, ale bardzo rozpowszechnionym 

interfejsem, którego nie mo

Ŝ

e ignorowa

ć

 

Ŝ

aden u

Ŝ

ytkownik.

Szeregowy interfejs RS-485 jest prosty, odporny na zakłócenia i uniwersalny w zastosowaniach. Tworzy on 
podstaw

ę

 wszystkich systemów sieci miejscowych (ang. Fieldbus), ale niestety nie jest standardowo 

przewidziany prawie w 

Ŝ

adnym komputerze. Pracuje on z przetwornikiem interfejsu.

USB (ang. Universal Serial Bus) jest wielostronny, szybki i samo-konfiguruj

ą

cy si

ę

, tak 

Ŝ

e nadaje si

ę

 on 

szczególnie dobrze dla ci

ą

gle wymienianych urz

ą

dze

ń

.

Firewire (iLink, IEEE 1392) jest odpowiedni szczególnie dla szybkich aplikacji (video, przetwarzanie obrazów, 
szybkie pomiary).

Karta PC jest wsuwana w odpowiednie gniazdo (zł

ą

cze) komputera. W takiej karcie mo

Ŝ

e si

ę

 znajdowa

ć

 cała 

elektronika urz

ą

dzenia (np. modem, przetwornik A/C).

Magistrala IEC (GPIB, IEC-625, IEEE-488) znajduje zastosowanie przede wszystkim w laboratoryjnej technice
pomiarowej. Dysponuje ona takimi funkcjami, które ułatwiaj

ą

 sterowanie urz

ą

dzeniami pomiarowymi (Trigger, 

wywoływanie u

Ŝ

ytkownika, globalne informacje).

Interfejs na 

ś

wiatło podczerwone IrDa umo

Ŝ

liwia prac

ę

 bezprzewodow

ą

 na małe odległo

ś

ci. Jest on stosowany 

cz

ę

sto w przeno

ś

nych urz

ą

dzeniach do programowania i testowania.

Nieczuły na 

zakłócenia,  

bardzo szybki

Nieczuły na 

zakłócenia,           

z magistral

ą

, 

niezawodna 

transmisja danych

Nieczuły na 

zakłócenia,          

z magistral

ą

, 

niezawodna 

transmisja danych

Nieczuły na 

zakłócenia,               

z magistral

ą

, 

niezawodna 

transmisja danych

Nieczuły na 

zakłócenia,               

z magistral

ą

, 

niezawodna 

transmisja danych

Własno

ś

ci

Urz

ą

dzenia 

peryferyjne PC

Urz

ą

dzenia 

peryferyjne PC. 

Sieci  Fieldbus  

w automatyzacji

Urz

ą

dzenia 

peryferyjne PC i 

do automatyzacji

Urz

ą

dzenia 

peryferyjne PC i 

do automatyzacji

Urz

ą

dzenia 

pomiarowe

Zastosowania

2 Mbit/s

10 Mbit/s

19,2 kbit/s

19,2 kbit/s

Maksymalna 
szybko

ść

 transmisji

Nadajnik/odbiornik

Nadajnik/ odbiornik

1/15

1/10

1/1

1/1

Liczba uczestników 
dla interfejsu

16:                                      

8 - dane,                     

3 - Handschake,  

5 - kontrola 

2 (3):                              

2 - dane,                  
1 - masa

4 (5):                          

2 - nadawanie,  

2 - odbieranie         

(1- masa)

Min. 3:                       

2 - dane,                  
1 - masa

4

Liczba przewodów

2 m ... 30 m

1200 m

1200 m

30 m

1000 m

Maksymalna długo

ść

 

przewodów

Asynchroniczna, 

pełny duplex

Asynchroniczna, 

pełny duplex

Asynchroniczna, 

pełny duplex

Asynchroniczna, 

pełny duplex

Asynchroniczna, 

pełny duplex

Mo

Ŝ

liwe rodzaje 

transmisji

+5 V/ - 5 V

+5 V/ - 5 V

+15 V/ -15 V

Stany sygnału 0/ 1

5 V/ 0 V

+3 V .../ -3 V

+3 V .../ -3 V

+3 V .../ -3 V

20 mA/ 0 mA

IEEE488

RS485

RS422

RS232 (V.24)

TTY (20 mA)

Interfejs 

równoległy

Interfejsy szeregowe

Własno

ś

ci standardowych interfejsów

13

Rozwój cyfrowych układów scalonych

Wzrost stopnia integracji układów scalonych

-

> 10

5

ULSI

1990 -

Kompletne układy mikroprocesorowe, układy 
specjalne

< 10

5

VLSI

1980 -

Mikroprocesor, pami

ę

ci RAM, ROM

300 - 3000

LSI

1970 - 1980

Liczniki, sumatory, . . .

30 - 300

MSI

1966 - 1970

Bramki, przerzutniki, . . .

3 - 30

SSI

1960 - 1965

Lampy elektronowe/ przeka

ź

niki/ tranzystory

-

dyskretna

1940 - 1960

Zespół, moduł, wyrób

Stopie

ń

 integracji 

(bramek/ chip)

Technika

Okres czasu 

(rok)

Generacje układów i g

ę

sto

ść

 upakowania

10

2

... 10

7

-

Układy scalone o du

Ŝ

ej skali integracji

10 ... 10

5

Płytki, poł

ą

czenia na chip’ie

Proste układy scalone

10

-1 

... 10

Płytki, dyskretne 

Tranzystor

10

-3

... 10

-1

Chassis, dyskretne

Lampy elektronowe, przeka

ź

niki

Ilo

ść

 elementów/cm

3

Wykonanie

Układ (element)

Układ scalony małej skali integracji 
SSI (ang. small scale of integration)

Układ scalony 

ś

redniej skali integracji 

MSI (ang. medium scale of integration

)

Układ scalony du

Ŝ

ej skali integracji 

LSI (ang. large scale of integration)

Układ scalony wielkiej skali integracji 
VLSI (ang. very large scale of integration)

Układ scalony ultrawielkiej skali integracji 
ULSI (ang. ultra large scale of integration)

Pomiar sygnałów

Wielko

ś

ci charakterystyczne układów pomiarowych  

Sygnały elektryczne z elementów czujnikowych (sensorów) s

ą

 dostarczane dalej do urz

ą

dze

ń

 

przetwarzaj

ą

cych (sterowników, regulatorów, komputerów itp.), lub te

Ŝ

 przekazywane jako dane np. 

przez sie

ć

 komunikacyjn

ą

. W zale

Ŝ

no

ś

ci od rodzaju sygnałów rozró

Ŝ

nia si

ę

 wej

ś

cia urz

ą

dze

ń

:

• wej

ś

cia analogowe,

• wej

ś

cia cyfrowe (w tym binarne), 

• wej

ś

cia licznikowe lub wej

ś

cia impulsowe.

Wej

ś

cia analogowe                                               

Oprócz mierzonej wielko

ś

ci (napi

ę

cie, pr

ą

d, oporno

ść

, ładunek, pojemno

ść

) nale

Ŝ

y równie

Ŝ

 

uwzgl

ę

dni

ć

 mo

Ŝ

liwe zakresy pomiarowe, oporno

ść

 wewn

ę

trzn

ą

 (własn

ą

), czuło

ść

, rozdzielczo

ść

 

i dokładno

ść

. Je

Ŝ

eli stosowane s

ą

 czujniki z jednostk

ą

 przetwarzaj

ą

c

ą

, to uzyskiwane sygnały 

standardowe mo

Ŝ

na wykorzysta

ć

 w ró

Ŝ

nych urz

ą

dzeniach.

Wej

ś

cia cyfrowe                                                 

Sygnały cyfrowe s

ą

 opisywane ich szeroko

ś

ci

ą

 (= liczba bitów) i poziomem sygnału (0V/ +10V, TTL, 

CMOS, +/-12V). Za pomoc

ą

 jednego bita mo

Ŝ

na np. okre

ś

li

ć

 stan przeł

ą

cznika (inicjatora). Je

Ŝ

eli 

wej

ś

cie jest zorganizowane w byte (= 8 bit), to warto

ść

 sygnału przekazywana jest najcz

ęś

ciej jako

liczba dziesi

ę

tna lub heksadecymalna..

Wej

ś

cia impulsowe                                               

Jako impuls okre

ś

la si

ę

 krótkotrwał

ą

 zmian

ę

 pomi

ę

dzy dwoma stanami poziomu sygnału (napi

ę

cia). 

Wej

ś

cie impulsowe reaguje na tak

ą

 zmian

ę

. Ka

Ŝ

dy impuls nadaje (zmienia) warto

ść

 liczbow

ą

 

wewn

ę

trznego licznika. Nale

Ŝ

y uwzgl

ę

dni

ć

 niezb

ę

dn

ą

 szybko

ść

 zmiany oraz to, czy licznik reaguje na 

zbocza dodatnie (narastanie) sygnału czy na zbocza ujemne (spadek), jak równie

Ŝ

 maksymalnie 

dopuszczaln

ą

 cz

ę

stotliwo

ść

 impulsów. 

14

Komponenty                                                      
Poniewa

Ŝ

 sensory, aktuatory i procesory z oprogramowaniem przyczyniaj

ą

 si

ę

 do tego, 

Ŝ

e 

z „czystego” układu mechanicznego tworzony jest system mechatroniczny, to s

ą

 one okre

ś

lane jako 

komponenty (składniki) mechatroniczne. Jednak nie zawsze wszystkie te komponenty musz

ą

 by

ć

 

zawarte w systemie mechatronicznym.

Sensory (czujniki)                                              
Wyraz „sensor” pochodzi od łaci

ń

skiego terminu „sensus” (czucie, wra

Ŝ

liwo

ść

) i okre

ś

la technicznie 

czujnik, którego zadaniem jest uzyskiwanie informacji. Sensory dostarczaj

ą

 wa

Ŝ

nych, mierzalnych 

informacji o procesie i tym samym stanowi

ą

 poł

ą

czenie z procesem do przetwarzania informacji. 

Zadaniem sensorów w systemach mechatronicznych jest pomiar istotnych, opisuj

ą

cych system 

fizycznych (nieelektrycznych) wielko

ś

ci mierzonych i przetwarzanie ich na sygnały elektryczne. 

Uzyskiwane sygnały elektryczne pozostaj

ą

 przy tym z wielko

ś

ciami mierzonymi w znanej, 

najcz

ęś

ciej liniowej zale

Ŝ

no

ś

ci. Ze wzgl

ę

du na szeroki zakres zastosowa

ń

 sensorów, a szczególnie 

ró

Ŝ

norodno

ść

 mierzonych wielko

ś

ci, s

ą

 one klasyfikowane

. 

Podstaw

ą

 klasyfikacji s

ą

 mierzone 

wielko

ś

ci, zasady działania sensorów, technologie wytwarzania, postacie sygnału, a tak

Ŝ

e koszty. 

Komponenty systemów mechatronicznych  - sensory

Sygnał 

Sygnał 

wyj

ś

ciowy

wyj

ś

ciowy

Sensor inteligentny

Sensor zintegrowany

Sensor elementarny (prosty)

Czujnik

Przetwornik 

sygnału

Przetwarzanie 

sygnału

Procesor z 

przetwornikiem 

A/C

Nieelektryczny 

sygnał mierzony

Elektryczny 

sygnał mierzony

Normowany 

analogowy 

sygnał mierzony

Czujnik (sensor) jest urz

ą

dzeniem, w którym wielko

ść

 fizyczna na wej

ś

ciu oddziałuje na 

elektryczn

ą

 wielko

ść

 na wyj

ś

ciu. Je

Ŝ

eli pomi

ę

dzy wielko

ś

ciami fizycznymi i wielko

ś

ci

ą

 

elektryczn

ą

 istnieje 

ś

cisła relacja (zale

Ŝ

no

ść

), to wtedy za pomoc

ą

 sensora mo

Ŝ

na 

elektrycznie mierzy

ć

 ró

Ŝ

ne wielko

ś

ci fizyczne. Inne okre

ś

lenia czujnika to sensor, 

przetwornik pomiarowy, dajnik sygnału.

Czujniki (sensory)

Czujnik 

(sensor)

Wielko

ść

 

mierzona

Sygnał 

wielko

ś

ci 

mierzonej

Przykłady:

Temperatura 

Termoelement 

Napi

ę

cie

Temperatura 

Pt100 

Oporno

ść

Ci

ś

nienie

Czujnik ci

ś

nienia

Pojemno

ść

Siła

Czujnik piezoelektryczny

Ładunek

Pr

ę

dko

ść

 obrotowa

Pr

ą

dnica tachometryczna

Napi

ę

cie, cz

ę

stotliwo

ść

Jasno

ść

Fotodioda 

Pr

ą

d

15

Znaczenie sensorów (czujników)

Stosowane w systemach automatyzacji urz

ą

dzenia do sterowania (regulacji) procesów takie jak 

np. sterowniki (regulatory) mog

ą

 spełnia

ć

 swoje zadania tylko wtedy, gdy otrzymaj

ą

 wymagane 

dane (informacje) o stanie zespołów roboczych maszyny, urz

ą

dzenia lub procesu, takie jak np. 

temperatura, poło

Ŝ

enie, pr

ę

dko

ść

 obrotowa.

Te Informacje (sygnały) wyst

ę

puj

ą

 najcz

ęś

ciej jako wielko

ś

ci nie elektryczne, lecz np. jako droga, 

k

ą

t, ci

ś

nienie, czy poziom cieczy, a wi

ę

c wielko

ś

ci fizyczne. Dlatego te

Ŝ

, aby mogły by

ć

 

wykorzystane w sterowaniu, musz

ą

 by

ć

 one przetworzone na sygnały elektryczne. Do tego celu 

słu

Ŝą

 sensory (czujniki). Sensory mierz

ą

 nieelektryczne wielko

ś

ci fizyczne i przetwarzaj

ą

 je na 

sygnały elektryczne, np. napi

ę

cie.

Fizyczne wielko

ś

ci 

mierzone

Przejmo-

wanie

Przetwarzanie

Długo

ść

, odległo

ść

Odkształcenie 

Czas

Masa

Temperatura

Nat

ęŜ

enie 

ś

wiatła

Pr

ę

dko

ść

 liniowa

Pr

ę

dko

ść

 k

ą

towa

Moment

Ci

ś

nienie

Grubo

ść

 warstwy

Zdawanie

Wielko

ś

ci elektryczne

Napi

ę

cie

Energia

Oporno

ść

Pojemno

ść

Nat

ęŜ

enie pola 

elektrycznego

Sensory dla systemów mechatronicznych

Sensory i zwi

ą

zane z nimi układy pomiarowe dostarczaj

ą

 systemom mechatronicznym wa

Ŝ

nych, mierzalnych 

bezpo

ś

rednio informacji o procesie. Dlatego te

Ŝ

 s

ą

 one istotnymi członami ł

ą

cz

ą

cymi pomi

ę

dzy procesem 

a cz

ęś

ci

ą

 przetwarzaj

ą

c

ą

 informacje, tzn. urz

ą

dzeniem mikroelektronicznym. Szczególnie interesuj

ą

ce s

ą

 tego 

rodzaju sensory, które zbieraj

ą

 np. wielko

ś

ci mechaniczne lub termiczne i tworz

ą

 elektryczne sygnały mierzone. 

Dlatego te

Ŝ

 z szerokiej dziedziny techniki pomiarowej zostanie dokonany tylko krótki przegl

ą

d istotnych dla 

systemów mechatronicznych własno

ś

ci, rodzaju sygnałów i zasad działania sensorów.

Postacie sygnałów i interfejsy                                  
Dostarczany przez sensor rodzaj sygnału zale

Ŝ

y po pierwsze od zasady działania czujnika, a po drugie od dalszej 

transmisji i przetwarzania sygnału. Rozró

Ŝ

nia si

ę

 nast

ę

puj

ą

ce postacie sygnałów:

• analogowe amplitudowe sygnały mierzone,

• analogowe cz

ę

stotliwo

ś

ciowe sygnały mierzone,

• cyfrowe sygnały mierzone.

W analogowych amplitudowych sygnałach amplituda jest proporcjonalna do wielko

ś

ci mierzonej, natomiast                 

w analogowych cz

ę

stotliwo

ś

ciowych sygnałach cz

ę

stotliwo

ść

 jest proporcjonalna do wielko

ś

ci mierzonej,                    

a w sygnałach cyfrowych wielko

ść

 mierzona jest  kodowana w postaci sygnałów binarnych szeregowych lub 

równoległych.

Własno

ś

ci ró

Ŝ

nych postaci sygnałów dla pomiaru wielko

ś

ci

proste, z mikrokomputerem

ograniczone

bardzo ograniczone

Operacje obliczeniowe

proste

proste (licznik impulsów)

przetwor. analog.-cyfrowy

Dopasowanie do komputera

prosta (optoizolator)

prosta (przy transmisji)

du

Ŝ

e nakłady

Separacja galwaniczna

mała

mała

ś

rednia/ du

Ŝ

a

Wra

Ŝ

liwo

ść

 na zakłócenia

ogranicz. przez próbkow.

ograniczony przez przetwarz.

bardzo szybki

Przebieg dynamiczny

ogranicz. długo

ś

ci

ą

 słowa

du

Ŝ

a

du

Ŝ

a

Dokładno

ść

 statyczna

Cyfrowy

Analogowy-cz

ę

stotliwo

ś

ciowy

Analogowy - amplitudowy

16

Sensory (czujniki) – budowa, działanie, przykład

Sensory (czujniki) przetwarzaj

ą

 mierzone wielko

ś

ci fizyczne lub chemiczne w sygnały elektryczne. 

Sygnał w tym sensie jest zale

Ŝ

n

ą

 od czasu fizyczn

ą

 lub chemiczn

ą

wielko

ś

ci

ą

 stanu (np. ci

ś

nienie, 

temperatura, siła, itp.) jako no

ś

nik informacji. 

Funk

cjonalnie

sensor składa si

ę

 z: 

• elementu czujnikowego, który zamienia wielko

ść

 mierzon

ą

 na sygnał elektryczny oraz

• układu przetwarzania sygnału, który dostarcza znormalizowanego sygnału wyj

ś

ciowego.

Układom elektronicznym do przetwarzania sygnałów stawia si

ę

 wysokie wymagania. Realizuj

ą

 one zwykle 

nast

ę

puj

ą

ce funkcje: wzmacnianie, linearyzacja, kompensacja temperatury, powi

ą

zanie sygnałów oraz 

przetwarzanie sygnału na posta

ć

 analogow

ą

 lub cyfrow

ą

. 

Element 

czujnikowy

Przetwornik

Sygnał 

pomiarowy

Wielko

ść

 

mierzona

Sygnał 

elektryczny

Znormalizowany 

sygnał wyj

ś

ciowy

Sensor elementarny

Przetwarzanie sygnału

Membrana

Przetwornik

piezo-

elektryczny

Wzmacnianie 

Kompensacja 

Linearyzacja 

Funkcje

samotestowania

Korekcje             

Interfejs

Ci

ś

nienie

Odkształcenie 

membrany

Sygnał 

elektryczny

Znormalizowany 

sygnał wyj

ś

ciowy

Czujnik ci

ś

nienia - przykład

Sensor elementarny

Podział sensorów ze wzgl

ę

du na sygnały i informacje

Sygnał 

analogowy

Sygnał 

binarny

Sygnał 

cyfrowy

Rodzaj sygnału

Sensor z interfejsem 

sieciowym

Mo

Ŝ

liwo

ś

ci systemu

Sensor 

elementarny

Sensor 

zintegrowany

Sensor 

inteligentny

Funkcjonalno

ść

Sensor bez interfejsu 

sieciowego

Kryterium

Kryterium

Własno

ś

ci

Własno

ś

ci

17

Rodzaje sensorów (czujników)

Ze wzgl

ę

du na du

Ŝą

 ró

Ŝ

norodno

ść

 sensorów konieczna jest ich klasyfikacja.

W zale

Ŝ

no

ś

ci od stopnia integracji elementu czujnikowego z przetwarzaniem sygnału rozró

Ŝ

nia si

ę

:

sensory elementarne (proste),

sensory zintegrowane,

sensory zaawansowane (inteligentne). 

Elektryczna 

wielko

ść

 

wyj

ś

ciowy

Sensor 

elementarny

Element 

czujnikowy

Przygotowanie 

sygnału

(np. wzmacnianie, 

filtracja, przetwarzanie 

analogowo-cyfrowe)

Jednostka 

przetwarzaj

ą

ca

(np. mikroprocesor)

Sygnał 

wej

ś

ciowy

Wielko

ść

 

elektryczna

Sygnał 

elektryczny

Przetwor-

nik

Ogólna budowa sensora

Sensor zintegrowany

Sensor zintegrowany

Element czujnikowy

Przygotowanie sygnału

Jednostka 

przetwarzaj

ą

ca

Sygnał 

elektryczny

Elektryczna 

wielko

ść

 

wyj

ś

ciowa

Sygnał 

wej

ś

ciowy

Element czujnikowy           

z przetwornikiem

Sensor zintegrowany

Sensor zintegrowany

Przygotowanie sygnału

Sygnał 

wej

ś

ciowy

Elektryczna 

wielko

ść

 

wyj

ś

ciowa

Element czujnikowy

Element czujnikowy           

z przetwornikiem

Sensor zaawansowany (inteligentny)

Sensor zaawansowany (inteligentny)

Jednostka przetwarzaj

ą

ca

Przygotowanie sygnału

Stopnie rozwoju sensorów

Sensor elementarny

Sensor zintegrowany

Sensor inteligentny

Zbieranie 

sygnału

Przetwarzanie 

sygnału

Ocena      

sygnału

Przetworzenie 

wielko

ś

ci fizycznych 

w elektryczne

Kondycjonowanie 

Linearyzacja

Filtrowanie

Diagnostyka bł

ę

dów,

Nadzorowanie max, min, 

Przeliczanie, 

Przył

ą

czenie magistrali

18

Budowa czujnika inteligentnego (zaawansowanego)

EPROM

Element 

czujnikowy

Przetwornik 

analogowo-

cyfrowy               

(A/C)

Mikrokom-

puter

Interfejs 

sieciowy

Wyj

ś

cie 

analogowe

Zasilanie

Przetwarzanie 

Przetwarzanie 

wielko

ś

ci 

wielko

ś

ci 

mierzonej

mierzonej

Zbieranie 

Zbieranie 

wielko

ś

ci 

wielko

ś

ci 

mierzonej

mierzonej

Poł

ą

czenie 

Poł

ą

czenie 

systemowe

systemowe

Przebieg sygnału w sensorze charakteryzuj

ą

 nast

ę

puj

ą

ce etapy:

Przebieg sygnału w sensorze charakteryzuj

ą

 nast

ę

puj

ą

ce etapy:

1. Przekształcanie sygnału mierzonej wielko

ś

ci fizycznej w jedn

ą

z wielko

ś

ci po

ś

rednich (np. siły na odkształcenie). 

2. Przetworzenie mechaniczno-elektryczne na sygnał elektryczny za 

pomoc

ą

 elementu przetwornikowego, przy wykorzystaniu ró

Ŝ

nych 

zjawisk fizycznych (opór elektryczny, indukcyjno

ść

, piezoelektryczno

ść

).

3. Przetworzenie elektrycznego sygnału za pomoc

ą

 układu 

elektronicznego w celu: wzmocnienia sygnału, kompensacji waha

ń

 

punktu zerowego (dryft zera), odfiltrowania sygnałów zakłócaj

ą

cych, 

linearyzacji sygnału pomiarowego, dopasowania zakresu pomiarowego 
oraz normowania sygnału wyj

ś

ciowego.

4. Przetworzenie analogowego sygnału pomiarowego na posta

ć

 cyfrow

ą

 

za pomoc

ą

 przetwornika analogowo-cyfrowego. 

5. Zintegrowanie komputera w obudowie inteligentnego sensora pozwala 

na dalsz

ą

 obróbk

ę

 sygnału pomiarowego w celu: nadzorowania danych 

pomiarowych, wyzwalania alarmów przy stanach granicznych sygnału, 
komunikacji z innymi urz

ą

dzeniami (np. sterownik) itp.

Etapy przetwarzania sygnału w sensorze

19

Ogólne wymagania dotycz

ą

ce sensorów:

Ogólne wymagania dotycz

ą

ce sensorów:

jednoznaczne odwzorowanie wielko

ś

ci wej

ś

ciowej w wielko

ść

 

wyj

ś

ciow

ą

,

nieczuło

ść

 na oddziaływania innych czynników ni

Ŝ

 mierzona 

wielko

ść

, w tym na zakłócenia elektromagnetyczne,

liniowo

ść

 charakterystyki pomiarowej,

normalizacja sygnału wyj

ś

ciowego (sygnały analogowe: 0 ... 

+5 V, -5 ... +5 V, -10 ... +10 V oraz p

ę

tla pr

ą

dowa 0 ... 20 mA lub 

4 ... 20 mA; sygnały cyfrowe z interfejsami: Centronics, RS232, 
RS485; lub systemy sieciowe: Profibus, Interbus, CAN, ASI, 
Ethernet, ...),

łatwe zasilanie pr

ą

dem (np. +5 V, +24 V),

mo

Ŝ

liwo

ść

 kontroli sprawno

ś

ci działania (np. dioda 

ś

wiec

ą

ca, 

zdalne odpytywanie, własne nadzorowanie sensora).

Wymagania stawiane sensorom

Wielko

ś

ci do pomiaru 

Wielko

ś

ci do pomiaru 

(wej

ś

ciowe):

(wej

ś

ciowe):

Długo

ść

K

ą

t

Pr

ę

dko

ść

Przyspieszenie

Siła

Ci

ś

nienie

Nat

ęŜ

enie przepływu

Temperatura

Wilgotno

ść

D

ź

wi

ę

k

Promieniowanie

Koncentracja (st

ęŜ

enie)

Nat

ęŜ

enie pola magnetycznego

Wielko

ś

ci uzyskiwane                    

Wielko

ś

ci uzyskiwane                    

w pomiarach (wyj

ś

ciowe):

w pomiarach (wyj

ś

ciowe):

Pojemno

ść

Indukcyjno

ść

Oporno

ść

 elektryczna

Czas

Cz

ę

stotliwo

ść

Pr

ą

d

Napi

ę

cie 

Sensory – pomiar sygnałów

20

Zamiana wielko

ś

ci fizycznych na elektryczne

E  R  Q  dt  C   E  dt   F     U         

E      U            

R      U

R     U

W

mechaniczne

chemiczne

termiczne

magnetyczne

optyczne

p           l                 v          

ω

ωω

ω

pH   %

T

B, H

γγγγ

1 2 3

4 5 6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Wielko

ś

ci wej

ś

ciowe:

p - ci

ś

nienie                                        

l - droga, odległo

ść

                                 

v - pr

ę

dko

ść

 liniowa                          

ω

ωω

ω

- pr

ę

dko

ść

k

ą

towa 

(obrotowa) 
pH - koncentracja jonów                    
% - st

ęŜ

enie, 

koncentracja                  
T - temperatura                                            
B - g

ę

sto

ść

przepływu                       

H - nat

ęŜ

enie pola 

magnetycznego                                      

γγγγ

- kwant 

ś

wiatła

Uzyskiwana wielko

ść

 

elektryczna:

C – pojemno

ść

                                  

E – nat

ęŜ

enie pola                               

Q – sprz

ęŜ

enie 

obwodu drgaj

ą

cego                                        

R – oporno

ść

 

dt – odcinek czasu                                     
U – napi

ę

cie                                               

W – energia 
elektryczna

Zjawisko lub równanie  

1 – zjawisko 
piezoelektryczne                        
2 – tensometry                                        
3 – oporno

ść

 wskutek 

pr

ą

dów wirowych                       

4 – pomiar drogi/ czasu                      
5 – pomiar pojemno

ś

ci                         

6 – pomiar nat

ęŜ

enia 

pola Lorenz’a                                               
7 – pomiar drogi/ czasu                        
8 – pomiar zjawiska 
Doppler’a

przetwarzania:

9 – zasada 
indukcyjno

ś

ci                

10 – zmodyfikowane 
równanie Nerntsche’a           
11 – równanie 
Nerntsche’a                               
12 – metale                            
13 – termoelement              
14 – zjawisko 
magnetostrykcji                    
15 – zjawisko Hall’a            
16 – równowa

Ŝ

no

ść

 

energii i masy 

Klasyfikacja sensorów wg wielko

ś

ci fizycznych

- czujnik bezwładno

ś

ciowy (np. 

Ŝ

yroskop, czujnik przyspiesze

ń

)

Kierunek

- detekcja fotoelektryczna, wył

ą

czniki kra

ń

cowe, bariery 

ś

wietlne

- odbiorniki mikrofalowe dla nawigacji satelitarnej (GPS)

Poło

Ŝ

enie 

- tarcze kodowe

K

ą

t

- rozwi

ą

zania potencjometryczne/ indukcyjne dla sygnałów analogowych                                                 

- rozwi

ą

zania przyrostowe/ bezwzgl

ę

dne dla sygnałów cyfrowych    

- mechaniczne, indukcyjne lub pojemno

ś

ciowe czujniki zbli

Ŝ

eniowe, sondy optyczne                        

- pomiary czasu przebiegu sygnału (radar, nawigacja satelitarna)

Długo

ść

/ droga

Sensory do pomiaru wielko

ś

ci geometrycznych

- tensometry, zjawisko piezoelektryczne, zjawisko przyspieszenia na 

Ŝ

yroskopie

Przyspieszenie

- pomiar amplitudy za pomoc

ą

 mikrofonu, przebiegi cz

ę

stotliwo

ś

ci/ czasu z licznikami

Drgania

- tachometr (zjawisko pr

ą

dów wirowych), optyczne pomiary długo

ś

ci w powi

ą

zaniu z 

pomiarem czasu przebiegu sygnału, zjawisko Doppler’a, rurka Pito (gazy) 

Pr

ę

dko

ść

 (liniowa)

- pr

ą

dnica tachometryczna (pr

ą

dnica pr

ą

du stałego)

Pr

ę

dko

ść

 obrotowa

- sondowanie zmiany oddziaływania magnetycznego aktywne (ruchomy magnes) lub bierne 

(zmiana pola o wysokiej cz

ę

stotliwo

ś

ci)

Impulsy

Sensory do pomiaru wielko

ś

ci zwi

ą

zanych z ruchem

- pomiar momentu oporu przy stałej pr

ę

dko

ś

ci obrotowej lub pr

ę

dko

ś

ci elementu 

mechanicznego w strumieniu cieczy

Lepko

ść

- pływak, pojemno

ś

ciowe, indukcyjne i ultrad

ź

wi

ę

kowe sondy poziomu

Poziom napełnienia

- przepływomierze (Coriolisa, ultrad

ź

wi

ę

kowe), liczniki obj

ę

to

ś

ci, cykliczne wa

Ŝ

enie 

Strumie

ń

/ nat

ęŜ

enie 

przepływu

- urz

ą

dzenia wagowe, pomiary wolumetryczne

G

ę

sto

ść

Sensory do pomiaru wielko

ś

ci zwi

ą

zanych z mas

ą

21

- tensometry, rozety tensometryczne

Napr

ęŜ

enie

- membrany, ugi

ę

cie beleczek 

- p. tak

Ŝ

e czujniki do pomiaru siły

Ci

ś

nienie

- pomiar momentu z zastosowaniem tensometrów, wykorzystanie zjawiska 

magnetostrykcyjnego, pomiar przesuni

ę

cia fazowego itp.

Moment 
obrotowy

- ugi

ę

cia spr

ęŜ

yste, tensometry, zjawisko piezorezystancyjne (półprzewodniki), zjawisko  

piezoelektryczne (kwarc, ceramika piezoelektryczna)

Siła

Sensory do pomiaru wielko

ś

ci zwi

ą

zanych z sił

ą

- detekcja promieniowania w pa

ś

mie podczerwieni (diody na podczerwie

ń

), układy CCD 

(Charge couples devices), pirometry

Promieniowanie

- poł

ą

czenie pomiarów nat

ęŜ

enia przepływu z pomiarem ró

Ŝ

nicy temperatur

Ilo

ść

 ciepła

- termoelementy (siła termoelektryczna STE)

- termometr oporowy

- termostat, zabezpieczenia termiczne z efektem bimetalicznym itp.

Temperatura

Sensory do pomiaru wielko

ś

ci zwi

ą

zanych z ciepłem

Klasyfikacja sensorów wg wielko

ś

ci fizycznych c.d.

- wymienione wy

Ŝ

ej sensory w kombinacji ze spektrometrem, zestawami filtrów

Widmo

- ogniwa fotoelektryczne, ogniwa słoneczne, reakcje chemiczne (np. papier fotoczuły), 

wzmacniacz 

ś

wiatła, CCD, kamery TV

Energia 

ś

wietlna

Sensory do pomiaru wielko

ś

ci zwi

ą

zanych z e 

ś

wiatłem

Systematyka sensorów wg technologii

Sensory w

Sensory w

mechatronice

mechatronice

Stykowe

Stykowe

Bezstykowe

Bezstykowe

Siła/ moment

Siła/ moment

• Wieloskładowy sensor 

siły/ momentu

• Sensor pomiaru siły 

chwytania

• Aktywne chwytaki 

monta

Ŝ

owe

• RCC

• IRCC

Dotykowe

Dotykowe

• Wył

ą

cznik

• Pomiar odległo

ś

ci

• Sonda wierszowa

• Sonda macierzowa

• Wył

ą

cznik 

powierzchniowy

• Sensor po

ś

lizgu

Wideo 

Wideo 

-

-

optyczne

optyczne

• Sensor wierszowy

• Przetwarzanie obrazów 

(binarne, poziom  
szaro

ś

ci)

• Przetwarzanie obrazów 

3D (stereo)

• Przetwarzanie obrazów z 

aktywnym o

ś

wietleniem

Optyczne

Optyczne

• Bariery 

ś

wietlne

• Odbicia 

ś

wiatła

• Pomiar odległo

ś

ci

• Skaner 2D

• Skaner 3D

• Sensor przekroju 

ś

wietlnego

• Optyczny sensor korelacji

Ultrad

ź

wi

ę

kowe

Ultrad

ź

wi

ę

kowe

• Wył

ą

cznik zbli

Ŝ

eniowy

• Bariery d

ź

wi

ę

kowa

• Pomiar odległo

ś

ci

• Skaner

• Akustyczny sensor 

korelacji

Indukcyjne, pojemno

ś

ciowe, 

Indukcyjne, pojemno

ś

ciowe, 

magnetyczne                                

magnetyczne                                

i piezoelektryczne

i piezoelektryczne

• Wył

ą

cznik zbli

Ŝ

eniowy

• Pomiar odległo

ś

ci

• Rozpoznawanie spoiny

• Analiza drga

ń

Pozostałe

Pozostałe

• Mikrofalowe

• Pneumatyczne

• Radioaktywne

• Chemiczne

22

Pomiary sygnałów

Wielko

ś

ci 

fizyczne

Sygnał 

elektryczny

Sygnał 

standardowy

Kod cyfrowy 

sygnału

Pakiet 

danych

cyfrowo

analogowo

temperatura

0 ... 10 V

protokół Modbus

binarnie

TCP/IP

4 ... 20 mA

napi

ę

cie

siła

cz

ę

stotliwo

ść

 sygnału

10 mV/ K

liczba stałoprzec.

protokół Profibus

ASCII

ładunek

pr

ę

dko

ść

 obrotowa

TC

mV

4 ... 20 mV

A

/

C

10010010

NIC

Adr.  Data   Check

Czujnik 

podstawowy

Kondycjono-

wanie sygnału

Przetwornik 

analogowo-

cyfrowy

Interfejs 

magistrali lub 

sieciowy

Przykłady:

mechan. wył. kra

ń

c.

filtr

dwójkowy

Bluetooth

sterownik magistrali

przetwornik Flash

wzmacnianie

termoelement

piezokryształ

dopasowanie

przetwornik stopniowy

karta interfejsu

adapter sieci

8-bitowy A/C

ograniczanie

tensometry

Sensory

Sensory mo

Ŝ

na 

klasyfikowa

ć

klasyfikowa

ć

wg ró

Ŝ

nych 

kryteriów

kryteriów. Takimi kryteriami mog

ą

 by

ć

 np.:

rodzaj mierzonej wielko

ś

ci,

wykorzystane zjawisko fizyczne,

rodzaj sygnału wyj

ś

ciowego,

zakres pomiarowy,

rozdzielczo

ść

,

wymiary itp. 

Sensory mog

ą

 pracowa

ć

 na zasadzie 

stykowej 

stykowej lub 

bezstykowej

bezstykowej, mog

ą

 one by

ć

 

czynne

czynne

(aktywne) lub 

bierne

bierne (pasywne).

W sensorach aktywnych elektryczny sygnał wyj

ś

ciowy powstaje bez dostarczania 

dodatkowej energii pomocniczej (zasilania) dzi

ę

ki samemu działaniu wielko

ś

ci 

mierzonej. Natomiast sensory bierne wymagaj

ą

 dostarczania dodatkowej energii, aby 

uzyska

ć

 z nich sygnał elektryczny. 

Sensory mog

ą

 mie

ć

 ró

Ŝ

n

ą

 odporno

ść

 na działanie warunków 

ś

rodowiska (mediów, 

zakłóce

ń

, itp.).

Aby na podstawie sygnałów wej

ś

ciowych (pokazanych wcze

ś

niej) uzyska

ć

 sygnały 

wyj

ś

ciowe, stosowane s

ą

 ró

Ŝ

ne zjawiska (efekty) fizyczne. Dlatego te

Ŝ

 rozró

Ŝ

nia si

ę

 

sensory: pojemno

ś

ciowe, indukcyjne, rezystancyjne (oporowe), piezoelektryczne, 

magnetooporowe, termoelektryczne, piezoelektryczne, ultrad

ź

wi

ę

kowe, 

wykorzystuj

ą

ce zjawisko Hall’a itd.

Sensory – pomiar sygnałów

23

Ogólny podział czujników wg zasady działania

Potencjometrycznie - przez przesuwanie suwaka potencjometrycznego zmienia si

ę

 oporno

ść

. 

W ten sposób mo

Ŝ

na mierzy

ć

 np. drog

ę

, przemieszczenie, k

ą

t, lub poziom napełnienia. 

Tensometry mierz

ą

 na zasadzie zmiany oporno

ś

ci małe odkształcenia (spr

ęŜ

yste) obci

ąŜ

onego 

elementu. W ten sposób mo

Ŝ

na mierzy

ć

 np. sił

ę

, ci

ś

nienie, przyspieszenie i napr

ęŜ

enia 

w materiałach.

Rezystancyjnie - szczególnie materiały półprzewodnikowe zmieniaj

ą

 swoj

ą

 oporno

ść

 w zale

Ŝ

no

ś

ci 

od działaj

ą

cych wielko

ś

ci fizycznych. W ten sposób mo

Ŝ

na mierzy

ć

np. temperatur

ę

, pole 

magnetyczne i elektryczne, promieniowanie 

ś

wietlne i radioaktywne.

Pojemno

ś

ciowo - zmiany odległo

ś

ci płytek (okładzin) kondensatora lub własno

ś

ci dielektryka 

powoduj

ą

 zmian

ę

 pojemno

ś

ci. Na tej zasadzie mo

Ŝ

na mierzy

ć

 poło

Ŝ

enie, grubo

ść

 warstwy, 

ci

ś

nienie lub wilgotno

ść

. 

Indukcyjne - indukcyjno

ść

 cewki lub sprz

ęŜ

enia pomi

ę

dzy cewkami mo

Ŝ

na zmienia

ć

 przez 

przesuwanie rdzenia ferromagnetycznego. Przy szybkich ruchach mo

Ŝ

na wykorzysta

ć

 indukowane 

napi

ę

cie. W ten sposób mo

Ŝ

na mierzy

ć

 np. poło

Ŝ

enie, pr

ę

dko

ść

, drgania lub d

ź

wi

ę

ki.

Efekt piezoelektryczny - okre

ś

lone kryształy przy 

ś

ciskaniu lub rozci

ą

ganiu wytwarzaj

ą

 na swojej 

powierzchni ładunek elektryczny. Na tej zasadzie mo

Ŝ

na mierzy

ć

 np. sił

ę

, ci

ś

nienie                                   

i przyspieszenie, przede wszystkim przy szybkich zmianach (dynamicznych) wielko

ś

ci.

Efekt Seebeck’a - w miejscu styku dwóch ró

Ŝ

nych przewodników elektrycznych powstaje napi

ę

cie 

(STE) zale

Ŝ

ne od temperatury. To zjawisko jest podstaw

ą

 budowy termoelementów i pirometrów.

Zjawisko fotoelektryczne - metale i półprzewodniki reaguj

ą

 na padaj

ą

c

ą

 na nie wi

ą

zk

ę

 

ś

wiatła 

uwalnianiem elektronów. Na tej zasadzie mierzy si

ę

 promieniowanie elektromagnetyczne (

ś

wiatło), 

tak

Ŝ

e w zakresie niewidzialnym.

Sensory aktywne (czynne) i pasywne (bierne)

Sensory aktywne

Sensory aktywne

Przetwarzanie energii

G

Efekt 
termoelektryczny

Efekt 
fotoelektryczny

Efekt 
piezoelektryczny

Zasada 
elektrodynamiczna

Sensory pasywne

Sensory pasywne

Zmiana własno

ś

ci elektrycznych

Oporno

ść

Indukcyjno

ść

Sprz

ęŜ

enie 

indukcyjne

Pojemno

ść

24

Tensometry – czujniki oporowe

Osłona

Obwód pomiarowy

No

ś

nik

Przył

ą

cze

Aktywna 

długo

ść

R

R + 

∆∆∆∆

R

R -

∆∆∆∆

R

Rozci

ą

ganie

Ś

ciskanie

Budowa tensometru

+

ττττ

+

ττττ

-

ττττ

-

ττττ

(+)

εεεε

+

ττττ

- napr

ęŜ

enia styczne 

(rozci

ą

ganie)

-

ττττ

- napr

ęŜ

enia styczne 

(

ś

ciskanie)

M

M – moment obrotowy

(+)

εεεε

(-)

εεεε

εεεε

- odkształcenie 

wzgl

ę

dne

(-)

εεεε

˜

R+

∆∆∆∆

R

R-

∆∆∆∆

R

R+

∆∆∆∆

R

R-

∆∆∆∆

R

Pełny mostek

Kontaktrony

Rurka szklana

Ferromagnetyczna 

płytka

Ko

ń

cówka

Wewn

ą

trz gaz 

oboj

ę

tny lub pró

Ŝ

nia

Styk przeł

ą

cznika

Budowa kontraktronu

Dane techniczne kontaktronu (przykład):

- moc znamionowa  

0 do 50 W

- napi

ę

cie zał

ą

czania (DC)

0 do 500 V

- pr

ą

d zał

ą

czania

0 do 1.5 A

- pr

ą

d stały

0 do 2.5 A

- napi

ę

cie niszcz

ą

ce (DC)

100 do 700 V

Przeł

ą

czanie magnesem

Przeł

ą

czanie cewk

ą

Pr

ą

d stały DC (ang. Direct current)

25

Wył

ą

czniki kra

ń

cowe

Zastosowanie

Zastosowanie

Nadzorowanie:                       
drzwi, okien, klap, obrabiarek 
(wykrywanie skrajnych 
poło

Ŝ

e

ń

 zespołów roboczych)

Termostat bimetaliczny i dwustanowa regulacja temperatury

Nastawianie 

temperatury zadanej

Przył

ą

cza 

elektryczne

Magnes

Rdze

ń

 

Ŝ

elazny

Paski bimetalowe

Z materiału o mniejszej 
rozszerzalno

ś

ci cieplnej

Z materiału o wi

ę

kszej 

rozszerzalno

ś

ci

Termostat bimetaliczny

Binarne sensory (czujniki) temperatury s

ą

 cz

ę

sto 

budowane jako termostaty bimetaliczne. Przy 
nagrzewaniu paska zło

Ŝ

onego z dwóch metali o ró

Ŝ

nej 

rozszerzalno

ś

ci cieplnej nast

ę

puje jego wygi

ę

cie i 

rozł

ą

czenie styku. Magnes umo

Ŝ

liwia uzyskanie 

histerezy – styk otwiera si

ę

 przy innej temperaturze ni

Ŝ

 

zamyka.

Przykład termobimetalu: FeNi36 (inwar) - FeNi20Mn6                      
Jednostkowe odkształcenie:              28,5 10

-6

K

-1                                                               

Dopuszczalne napr

ęŜ

enie zginania:   200 N/mm

2

Przewodno

ść

 cieplna: 

13 W/ m K                                                   

Jednostkowa oporno

ść

 elektryczna:   0,78 10

-6

Ω

m                                                 

G

ę

sto

ść

:                                              8,1 10

3

kg/m3

Zadajnik temperatury

Magnes

Bimetal

Grzałka

Ciepło

Binarne sensory temperatury s

ą

 stosowane do regulacji 

temperatury w elektrycznych urz

ą

dzeniach grzewczych 

(płyty grzejne, 

Ŝ

elazka, ogrzewanie mieszka

ń

)  oraz 

ochrony termicznej np. silników elektrycznych.

Du

Ŝ

a ró

Ŝ

nica 

przeł

ą

czania

Mała ró

Ŝ

nica 

przeł

ą

czania

T

e

m

p

e

ra

tu

ra

 

ϑϑϑϑ

Bezwładno

ść

 cieplna

Czas  t

26

Tarcza kodowa

Liniał kreskowy

Resolwer

Potencjometr

Potencjometr liniowy

Suwak

Ś

cie

Ŝ

ka 

oporowa

Sonda 

pomiarowa

Liniał kodowy

Zasada budowy przetworników pomiaru poło

Ŝ

enia

Przetworniki pomiarowe zamieniaj

ą

 elektryczne analogowe amplitudowe sygnały z wyj

ś

cia sensora na 

odpowiednie inne sygnały elektryczne. Nale

Ŝą

 do nich nie wzmacniaj

ą

ce obwody pomiarowe takie jak np.:

• przetwornik pr

ą

d-napi

ę

cie z opornikiem pomiarowym,

• dzielnik napi

ę

cia, dzielnik pr

ą

du,

• przetwornik oporno

ść

-pr

ą

d,

• układy kompensacyjne do pomiaru napi

ę

cia, pr

ą

du lub oporno

ś

ci (mostki pomiarowe) z dodatkowymi 

ź

ródłami 

napi

ę

cia (zasilania).

Wzmacniacze pomiarowe słu

Ŝą

 do tego, 

Ŝ

eby najcz

ęś

ciej słabe energetycznie analogowe sygnały wyj

ś

ciowe              

z sensorów zamieni

ć

 na sygnały o wy

Ŝ

szej energii, która jest niezb

ę

dna dla dalszych składników obwodu 

pomiarowego, takich jak np. układy do transmisji, filtry, urz

ą

dzenia wska

ź

nikowe, lub mocniejszych sygnałów 

standardowych (np. 0...10 V, 0...20 mA).

Pomiar drogi                                                    
Czujniki rezystancyjne s

ą

 oparte na zale

Ŝ

nej od drogi zmianie oporno

ś

ci elektrycznej. S

ą

 one wykonywane jako 

potencjometry na bazie przewodz

ą

cych pr

ą

d elektryczny tworzyw sztucznych (cz

ęś

ciowo tak

Ŝ

e potencjometry 

drutowe) i wł

ą

czane jako dzielniki napi

ę

cia.

Oferowane s

ą

 ró

Ŝ

ne rodzaje rozwi

ą

za

ń

 liniowych                  

i obrotowych czujników rezystancyjnych (równie

Ŝ

 

wieloobrotowych, np. 10 obrotowe). W sensorach liniowych 
zakres pomiarowy zawiera si

ę

 od kilku mm do ok. 2 m. 

Hermetyczna obudowa umo

Ŝ

liwia ich zastosowanie 

równie

Ŝ

 w surowych warunkach otoczenia. Prowadnice 

zapewniaj

ą

 konieczny, wolny od działania siły poprzecznej, 

ruch suwaka. Rozdzielczo

ść

 sensora wykonanego                   

z przewodz

ą

cego tworzywa jest bardzo du

Ŝ

a (np. 0,01 mm 

dla 100 mm odcinka pomiarowego). Dla zapewnienia 
dokładno

ś

ci wa

Ŝ

ne jest bardzo dokładne napi

ę

cie zasilania.

Sensory rezystancyjne – pomiar drogi

Ś

cie

Ŝ

ka 

oporowa

Suwak

Ś

cie

Ŝ

ka 

stykowa

Ś

cie

Ŝ

ka stykowa

Ś

cie

Ŝ

ka 

oporowa

Rowki 
korek-

cyjne

27

Czujniki indukcyjne

Zmiany indukcyjno

ś

ci własnej lub wzajemnej w zale

Ŝ

no

ś

ci od poło

Ŝ

enia dajnika s

ą

 wykorzystywane                           

w sensorach indukcyjnych. W rozwi

ą

zaniach dławikowych czujników indukcyjnych wskutek zmian szczeliny 

powietrznej ulega zmianie indukcyjno

ść

 dławika. Aby uzyska

ć

 zbli

Ŝ

on

ą

 do liniowej charakterystyk

ę

 stosowane 

s

ą

 dławiki ró

Ŝ

nicowe w układach mostkowych.

Indukcyjny czujnik drogi

Transformatory ró

Ŝ

nicowe wykorzystuj

ą

 zmian

ę

 

indukcyjno

ś

ci wzajemnej pomi

ę

dzy cewk

ą

 pierwotn

ą

           

i wtórn

ą

 wywołan

ą

 przesuni

ę

ciem 

Ŝ

elaznego rdzenia. 

Uzwojenie pierwotne jest zasilane sygnałem                      
z cz

ę

stotliwo

ś

ci

ą

 no

ś

n

ą

, a ró

Ŝ

nica napi

ę

cia                     

w uzwojeniu wtórnym tworzy sygnał wyj

ś

ciowy zale

Ŝ

ny 

od drogi. Czujniki indukcyjne pracuj

ą

ce w sposób 

bezstykowy maj

ą

 zakres pomiarowy od ułamków mm 

do ok.1 m. Ponadto s

ą

 stosowane rozwi

ą

zania 

czujników do pomiaru poło

Ŝ

enia k

ą

towego (resolwery 

indukcyjne).

Cewka

Rdze

ń

Rdze

ń

 ferrytowy

Pr

ę

t mosi

ęŜ

ny

Cewki ró

Ŝ

nicowe

Demodulator

Demodulator

≈≈≈≈

Ruchomy 

rdze

ń

Oscylator

Czuło

ść

Punkt 

zerowy

U

wy

Cewki

Integracja indukcyjnego czujnika 

drogi w układzie pomiarowym

Resolwer – pomiar poło

Ŝ

enia k

ą

towego

Sygnał stojana

Sygnał wirnika

u

1

K

ą

t obrotu

Stojan

Wirnik

Resolwery s

ą

 stosowane do dokładnego 

pomiaru k

ą

ta obrotu i s

ą

 one zbudowane 

podobnie do małych elektrycznych silników 
synchronicznych. Uzwojenia statora s

ą

 

zasilane napi

ę

ciem przemiennym u

1 

i u

2

. 

Podczas obrotu wirnika w jego uzwojeniach 
indukowany jest sygnał u

x’ 

który jest 

przesuni

ę

ty w fazie o k

ą

t 

α

x

wzgl

ę

dem 

sygnału zasilania.

28

Przykłady przetworników obrotowo-impulsowych 

(enkoder’ów optycznych) 

Budowa i działanie enkodera optycznego

Wałek

Ś

cie

Ŝ

ka/ kanał

t

H

L

H

L

Do tyłu

Do przodu

Zero

Ś

cie

Ŝ

ka A

Ś

cie

Ŝ

ka B

Ło

Ŝ

yska

Fotoelementy

Tarcza kodowa

LED

Znak odniesienia

Siatka formuj

ą

ca

29

Czujniki pojemno

ś

ciowe i kodowane

W czujnikach pojemno

ś

ciowych wskutek zmian 

odległo

ś

ci płytek (okładzin),  powierzchni płytek 

lub dielektryka zmienia si

ę

 pojemno

ść

 

kondensatora. Układ pomiarowy, podobnie jak 
w czujnikach indukcyjnych, zwykle składa si

ę

           

z mostka zasilanego pr

ą

dem przemiennym, 

który ze wzgl

ę

du na mał

ą

 pojemno

ść

 jest 

zasilany sygnałem o wysokiej cz

ę

stotliwo

ś

ci 

no

ś

nej (0,5 ... 1 MHz).

Pojemno

ś

ciowy czujnik drogi z mostkiem zasilanym pr

ą

dem 

przemiennym

Czujniki poło

Ŝ

enia z kodowaniem

W kodowanych metodach pomiaru drogi na liniale kodowym 
lub tarczy kodowej s

ą

 umieszczone dyskretne informacje          

o poło

Ŝ

eniu. Przyporz

ą

dkowanie to jest bezwzgl

ę

dne 

(absolutne).                                                    
Do kodowania s

ą

 cz

ę

sto stosowane kody jednokrokowe (np. 

kod Gray’a), które s

ą

 najcz

ęś

ciej odczytywane optycznie. 

Nakłady zwi

ą

zane z budow

ą

 takich czujników s

ą

 wzgl

ę

dnie 

du

Ŝ

e, poniewa

Ŝ

 koniecznych jest n

ś

cie

Ŝ

ek pomiarowych, 

aby mo

ć

 rozró

Ŝ

ni

ć

 2n ró

Ŝ

nych dyskretnych poło

Ŝ

e

ń

. 

Praktyczne zastosowanie takie sensory maj

ą

 głównie              

w technikach wytwarzania, np. obrabiarkach sterowanych 
numerycznie.

Tarcza kodowa 12-bitowego sensora do 

pomiaru poło

Ŝ

enia k

ą

towego (kod Gray’a)

Izo-

lacja

Metal

Metal

Droga

2

3

2

2

2

1

2

0

g

3

g

2

g

1

g

0

Kod dwójkowy (binarny)

Kod Gray’a

Optyczne metody pomiaru przemieszcze

ń

Liniały kodowe do pomiaru 

przemieszcze

ń

 liniowych

U

1

U

2

s

Przyrostowy układ pomiaru długo

ś

ci

Tarcza przyrostowego przetwornika 

obrotowo-impulsowego

Tarcza kodowa bezwzgl

ę

dnego 

przetwornika poło

Ŝ

enia k

ą

towego

30

Tarcza enkodera absolutnego do pomiaru 

poło

Ŝ

enia k

ą

towego

Ultrad

ź

wi

ę

kowy czujnik odległo

ś

ci

Ultrad

ź

wi

ę

kowy czujnik odległo

ś

ci jest cz

ę

sto stosowany np. do pomiaru poziomu paliwa 

w baku samochodów. Krótkie impulsy (niesłyszalne) d

ź

wi

ę

kowe (np. f=150 kHz) s

ą

 wysyłane, 

odbijaj

ą

 si

ę

 od powierzchni paliwa i s

ą

 znowu odbierane przez czujnik. Na podstawie pomiaru 

czasu pomi

ę

dzy wysłaniem i odbiorem impulsu (czas przebiegu) jest okre

ś

lana odległo

ść

. 

Odbijaj

ą

ca powierzchnia powinna by

ć

 mo

Ŝ

liwie gładka. Ciecze nadaj

ą

 si

ę

 do tego bardzo 

dobrze, natomiast materiały sypkie cz

ę

sto nie odbijaj

ą

 tak dobrze sygnałów ultrad

ź

wi

ę

kowych 

oraz powoduj

ą

 ich rozpraszanie w ró

Ŝ

nych kierunkach. Warto

ść

 mierzona zale

Ŝ

y od pr

ę

dko

ś

ci 

rozchodzenia si

ę

 d

ź

wi

ę

ku w medium (np. powietrze, para) pomi

ę

dzy czujnikiem i powierzchni

ą

  

odbijaj

ą

c

ą

 fal

ę

 ultrad

ź

wi

ę

kow

ą

 i dlatego te

Ŝ

 jest ona równie

Ŝ

 zale

Ŝ

na np. od temperatury, 

ci

ś

nienia i wilgotno

ś

ci.

Ultrad

ź

wi

ę

kowe czujniki drogi s

ą

 np. stosowane do automatycznego pomiaru odległo

ś

ci                  

w aparatach fotograficznych i kamerach (dalmierz) , a tak

Ŝ

e do wspomagania parkowania              

w samochodach (sonary).

Pier

ś

cie

ń

 

aluminiowy

Powierzchnia 
odbijaj

ą

ca fale

Przedmiot

Impuls ultrad

ź

wi

ę

k.

Kryształ 
piezo-
elektr.

31

Cechy ultrad

ź

wi

ę

kowych czujników odległo

ś

ci

Zalety:

Wykrywaj

ą

 wi

ę

cej rodzajów obiektów ni

Ŝ

 którykolwiek z pozostałych 

trzech (nieomal wszystko)

Du

Ŝ

y zakres odległo

ś

ci – wi

ę

kszy ni

Ŝ

 dla czujników indukcyjnych                 

i pojemno

ś

ciowych, do ok. 10 m

Du

Ŝ

a trwało

ść

, praktycznie niesko

ń

czona liczba cykli pracy

Odporne na trudne warunki 

ś

rodowiskowe

Niska cena

Wady:

„Martwa strefa” blisko czujnika – nie mog

ą

 wykrywa

ć

 bliskich obiektów

Nie mog

ą

 wykrywa

ć

 małych obiektów

Gładkie powierzchnie musz

ą

 by

ć

 umieszczone prostopadle do 

czujnika, w przeciwnym razie echo nie wróci do niego

Niezbyt du

Ŝ

a dokładno

ść

 (0.1÷2% zakresu pomiarowego)

Niezbyt du

Ŝ

a pr

ę

dko

ść

 obiektu

Schemat blokowy czujnika ultrad

ź

wi

ę

kowego

Cykl pracy czujnika ultrad

ź

wi

ę

kowego

Czujniki ultrad

ź

wi

ę

kowe

32

Inicjatory - czujniki binarne (dwustanowe)

Wielko

ść

 

wej

ś

ciowa

S

y

g

n

a

ł 

z

 c

z

u

jn

ik

a

ZAŁ

WYŁ

1

0

Ró

Ŝ

nica 

przeł

ą

czania

Przeł

ą

cznik

Pr

ę

t spr

ęŜ

ysty

Stykowy czujnik binarny

Bezstykowe czujniki zbli

Ŝ

eniowe (pojemno

ś

ciowe, indukcyjne, optyczne i ultrad

ź

wi

ę

kowe) maj

ą

 

elektronicznie sterowane wyj

ś

cie sygnału i nie zawieraj

ą

 podlegaj

ą

cych zu

Ŝ

yciu ruchomych cz

ęś

ci 

mechanicznych. S

ą

 one stosowane np. jako wył

ą

czniki kra

ń

cowe w obrabiarkach, a tak

Ŝ

e do 

zliczania przedmiotów na ruchomych ta

ś

mach.   

Sensory binarne s

ą

 czujnikami z dwustanowym wyj

ś

ciem sygnałów (0/1), np. sygnał przeł

ą

czenia 

ZAŁ/WYŁ, napi

ę

cie 0 V/ 10 V, pr

ą

d 0 mA/ 20 mA.                                                               

Binarne czujniki mog

ą

 by

ć

 urz

ą

dzeniami elektromechanicznymi stykowymi, albo te

Ŝ

 

bezstykowymi elektronicznymi czujnikami zbli

Ŝ

eniowymi. Cech

ą

 charakterystyczn

ą

 czujników 

binarnych jest wyst

ę

powanie ró

Ŝ

nicy pomi

ę

dzy zał

ą

czeniem i wył

ą

czeniem (histereza).

Przykłady stykowych 

czujników binarnych 

(ł

ą

czników drogowych, 

wył

ą

czników kra

ń

cowych)

Ogólna klasyfikacja bezstykowych czujników 

zbli

Ŝ

eniowych (inicjatorów drogowych)

Bezstykowe czujniki zbli

Ŝ

eniowe

Bezstykowe czujniki zbli

Ŝ

eniowe

Indukcyjne

Indukcyjne

Pojemno

ś

ciowe

Pojemno

ś

ciowe

Pneumatyczne

Pneumatyczne

Optyczne

Optyczne

Ultrad

ź

wi

ę

kowe

Ultrad

ź

wi

ę

kowe

Akustyczne

Akustyczne

Izotopowe

Izotopowe

Z oddziaływaniem na pole

Z oddziaływaniem na pole

Z transmisj

ą

 energii

Z transmisj

ą

 energii