Датчики. Общие сведения, назначение. Классификация. Основные характеристики



страница1/8
Дата13.02.2020
Размер1.07 Mb.
ТипЛитература
  1   2   3   4   5   6   7   8
3

СОДЕРЖАНИЕ

1. ДАТЧИКИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ.

КЛАССИФИКАЦИЯ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ………………..4

2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ…………………………………………5

2.1. РЕЗИСТОРНЫЕ ДАТЧИКИ…………………………………………….5

2.2. ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ…………………………………………..14

2.3. ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ……………………………………………...18

3. ГЕНЕРАТОРНЫЕ ДАТЧИКИ……………………………………………...19

3.1. ИНДУКЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ …………………………………………20

3.2. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ (ТЕРМОПАРЫ)...................21

3.3. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ……………………………….22

  1. ДАТЧИКИ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ...................24

  2. ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………….25

4

1. ДАТЧИКИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ.



КЛАССИФИКАЦИЯ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Одним из наиболее широко распространенных элементов любой системы автоматики и телемеханики являются датчики.

Основной функцией датчика является преобразование входной величины любой физической природы в величину на выходе, более удобную для контроля, регулирования или управления.

В автоматических устройствах широко используется электри­ческая энергия, обладающая рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии: простота передачи на большие рассто­яния, возможность аккумулирования и т. д. Однако величины, ха­рактеризующие большинство производственных процессов в про­мышленности и на транспорте, неэлектрические: скорость, ускоре­ние, температура, давление и т. д.

В связи с этим часто возникает задача преобразования разнообразных неэлектрических величин в электрические сигналы, изменяющиеся в соответствии с измене­нием неэлектрических величин.

Элементы, осуществляющие подоб­ные преобразования, называются электрическими датчиками.

Датчики, используемые в современных автоматических систе­мах, весьма разнообразны и могут быть классифицированы по раз­личным признакам:

- по виду входной величины различают датчики скорости, переме­щения, температуры, давления, размеров и т. д.;

- по характеру изменения во времени выходного сигнала разли­чают датчики непрерывного и дискретного действия;

- по принципу действия различают параметрические и генераторные датчики.



Датчики, преобразующие неэлектрические входные величины в ЭДС или напряжение, называются генераторными (активными).

Эти датчики не требуют постороннего источника питания.

Датчики, в которых изменение неэлектрической величины сопровождается изменением того или иного электрического параметра (индуктив­ности, емкости, сопротивления), называются параметрическими (пассивными).

Параметрические датчики получают энергию от вспомогательного источника.

К параметриче­ским датчикам относятся: резисторные, индуктивные, трансфор­маторные и емкостные.

Параметрические датчики используют главным образом для преобразования механических перемещений, усилий, температур в электрическое напряжение, ток или частоту.



К генераторным относятся термоэлектрические, индукционные,

пьезоэлектрические и фотоэлектрические датчики.

5

Условия работы датчиков, как правило, более тяжелые, чем остальных элементов систем автоматики и телемеханики.



Это обстоятельство определяется непосредственным расположением дат­чиков на объектах управления и контроля, вследствие чего они подвергаются воздействию агрессивных сред, ударов, вибраций, перепадов температур, влажности, электромагнитных полей и т. д.

Поэтому датчики, применяемые в устройствах автоматики, особенно в схемах гироскопических приборов, должны обладать следую­щими основными качествами:

1. минимальным моментом вращения, так как любое внешнее воздействие на ось гироскопа вызывает отклонение гироскопа от заданного направления вращения и тем самым уменьшает его точность;



2. стабильностью характеристик во времени;

3. отсутствием обратного воздействия на контроли­руемый процесс и

на контролируемый параметр;

4. линейностью характеристики;

5. минимальным порогом чувствительности (для того чтобы
обеспечить фиксирование малых углов поворота оси гироскопа);


6. минимальными весом и габаритами подвижных частей (что обеспечивает снижение моментов инерции и трения);

7. максимальной мощностью сигнала, снимаемого с датчика;

8. выходным напряжением, не содержащим помех;

9. надежной работой как в нормальных атмосферных условиях,

так и при повышенной (пониженной) температуре и влажности

окружающего воздуха;

10. надежной работой при механических воздействиях (тряске, вибрации и т. п.).

2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

2.1. РЕЗИСТОРНЫЕ ДАТЧИКИ

Принцип действия резисторных датчи­ков основан на изменении их активного сопротивления при изме­нении длины, площади сечения или удельного сопротивления резистора.

Используется также зависимость величины активного сопротивления от контактного давления и осве­щенности фотоэлементов.

В соответствии с этим резисторные датчики делят на:

- реостатные (потенциометрические),

- тензорезисторные,

- терморезисторные,

- фоторезисторные,

- контактные.

6

Контактные датчики



В них измеряемому механическому пере­мещению соответствует замкнутое или разомкнутое состояние кон­тактов, управляющих электрической цепью (рис.2.1).


Рис.2.1

Эти датчики широко применяются в системах автоматического контроля, сортировки деталей по размерам, а также в системах автоматической сигна­лизации.

Контактные датчики могут работать как на постоянном, так и на переменном, токе.

Чувствительность контактных датчиков в основном опреде­ляется наибольшим расстоянием между контактами, а также материалом и размерами контактных пружин. Однако уменьшение расстояния между контактами ограничивается опасностью элек­трического пробоя или возникновения дуги.

Недостаток контактных датчиков — сложность осуществления непрерывного контроля и ограниченный срок службы контактной системы. Но благодаря предельной простоте этих датчиков их широко применяют в системах автоматики.

Все контактные датчики являются датчиками дискретного дей­ствия.

Угольные датчики

Являются датчиками контактного сопро­тивления.

Их действие основано на зависимости переходного сопротивления контактирующих элементов датчика от усилия сжатия этих элементов.

Угольные датчики применяют для изме­рения усилия, давления, малых перемещений, вибраций, ускоре­ний, а также их используют в качестве исполнительных элементов в автоматических регуляторах напряжений.

Угольный столбик (рис. 2.1 а) набирают из нескольких угольных шайб 2 диаметром d = 5-10 мм и толщиной b = 0,5-3,0 мм, имеющих шлифованные торцовые поверхности.

Шайбы зажаты между металлическими контактными дисками, передающими давление на угольные шайбы.

При изменении усилия сжатия изменяется переходное сопро­тивление в местах соприкосновения шайб и, следовательно, общее сопротивление

7

столбика. Сопротивление столбика складывается из суммарного сопротивления отдельных шайб и пере­ходного сопротивления, которое зависит от величины приложенного усилия, а также от качества обработки соприкасающихся поверхностей шайб.



На рис. 2.2 б показаны графики изменения сопротивления R и выходного

тока датчика в зависимости от усилия сжатия F.

Как видно из графика, зависимость R = f (F) имеет нелинейный

(гиперболический) характер.





Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница