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: