Конструирование и применение датчиков

Конструирование и применение датчиков

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Датчик (первичный преобразователь информации) — это устройство, преобразующее контролируемую и регулируемую величину в такой вид сигнала, который более удобен для воздействия на последующие элементы автоматики. В более общей формулировке прибор осуществляет операцию отображения множества сигналов на входе xОX в множество сигналов на выходе yОY, при этом указанное отображение должно быть однозначным.

В общем виде датчик можно представить в виде чувствительного элемента и преобразователя.

Чувствительный элемент в автоматике выполняет функции «органов чувств». Он нужен для преобразования контролируемой величины в такой вид сигнала, который будет удобным для измерения.

В преобразователе происходит преобразование не электрического сигнала в электрический, например, давление в электроконтактном манометре сначала преобразуется с помощью чувствительного элемента в механике перемещение стрелки, а затем в преобразователе преобразуется в изменение сопротивления.

На входе датчика могут регистрироваться как электрические сигналы, так и не электрические сигналы. С выхода обычно получают электрические сигналы. Это вызвано тем, что электрические сигналы проще усилить и передавать на различные расстояния.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ.

В настоящее время наибольшее распространение в автоматике получили электрические датчики, которые можно разделить на две группы:

  • параметрические ;
  • генераторные.

Параметрические датчики.

Служат для преобразования не электрического регулируемого или контролируемого сигнала в параметры электрических цепей (сопротивление, индуктивность, емкость).

Эти датчики делятся на датчики активного сопротивления (контактные, реостатные, потенциометрические, тензодатчики, терморезисторы) и датчики реактивного сопротивления.

Генераторные датчики.

Служат для преобразования не электрических регулируемых или контролируемых сигналов в параметры ЭДС.

Эти датчики не требуют посторонних источников энергии, так как сами являются источниками ЭДС.

К параметрическим и генераторным датчикам предъявляются следующие требования:

  • непрерывная и линейная зависимость выходной величины от входной;
  • высокая динамическая чувствительность;
  • наименьшее влияние на регулируемую или измеряемую величину;
  • надежность в работе;
  • применимость к используемой измерительной аппаратуре и источникам питания;
  • наименьшая себестоимость;
  • минимальная масса и габариты.

Контактные датчики.

  • это датчики, а которых механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих одной или несколькими электрическими цепями.

При замыкании контактов сопротивление между ними изменяется от бесконечности до небольших значений, а при размыкании контактов оно изменяется в обратном направлении, то есть от небольшого значения до бесконечности.

Тахометрические датчики.

К ним относят тахогенератор, который представляет собой маломощную электрическую машину преобразующую механическое вращение в электрический сигнал.

Тахогенераторы нужны для получения напряжений пропорциональных частоте вращения и применяются в качестве электрических датчиков угловой скорости.

В зависимости от вида выходного напряжения и конструкции они делятся на тахогенераторы постоянного и переменного тока.

Тахогенераторы постоянного тока конструктивно представляют собой электрические генераторы постоянного тока и выполняются с возбуждением от постоянных магнитов.

Тахогенераторы переменного тока можно разделить на два вида:

  • синхронные;
  • асинхронные.

Основными преимуществами тахогенераторов переменного тока, по сравнению с тахогенераторами постоянного тока, являются: