В. Г. Абакумов. Электронные промышленные устройства. К. 1978

Содержание

В. Г. Абакумов. Электронные промышленные устройства. К. 1978 1

Тема: Роль и место датчиков в современной электронной технике. 2

1. Классификация датчиков 2

2. Характеристики датчиков 4

Основные характеристики измерительных преобразователей. 5

Виды погрешности. 5

Абсолютная погрешность ИП 5

Раздел. Преобразователи неэлектрических величин 7

1. Реостатные преобразователи (РП) 7

2. Принцип действия и конструкция 7

Потенциометрическая сцена включения РП. 8

Погрешность. 8

Погрешность РП 8

РП присуща также погрешность дискретности. 8

Тензорезисторные преобразователи (ТП) 9

Принцип действия и конструкция 9

Емкостные преобразователи (ЕП) 10

Пьезоэлектрические преобразователи (ПП) 12

Виды пьезоэффектов. 12

Пьезоэлектрическая керамика. 13

Принцип действия пьезоэлектрического преобразователя. 13

Схема включения. 14

Индуктивные преобразователи (ИП) 14

Схемы включения ИП. 16

Погрешность индуктивных преобразователей. 16

Трансформаторные преобразователи (ТП) 17

Принцип действия и конструкция. 17

Термоэлектрические преобразователи (ТП) 18

Принцип действия и конструкция. 18

Погрешность термоэлектрического термометра. 20

Терморезисторы (ТР) 20

Принцип действия и конструкция металлических терморезисторов. 20

Список литературы 23

Тема: Роль и место датчиков в современной электронной технике.

Восприятие информации об объектах или процессах осуществляется с помощью устройств, называемых первичными преобразователями информации (ППИ) или датчиками. Обычно датчики выражают входную информацию в виде эквивалентного электрического параметра. Это удобно, так как методы и средства измерения, передачи и преобразования электрических величин достаточно разработаны.

При построении электронных устройств измерения, контроля и управления необходимы данные о различных по природе и динамическим свойствам физических величинах. С помощью ППИ эти разнообразные физические величины преобразуются в изменения электрических величин. В настоящее время разработано большое количество типов и модификаций датчиков, отличающихся различными конструктивными и схемными вариантами исполнения. Не все датчики могут быть отнесены к классу электронных устройств, но они являются составной частью электронных устройств.

Поэтому рассмотрим основные типы датчиков, их характеристики и особенности применения.

1. Классификация датчиков

Обычно датчики классифицируются по принципу действия, виду входных и выходных величин. В зависимости от принципа действия датчики можно разделить на 2 группы — параметрические и генераторные.

Датчики параметрические — контролируемая величина преобразуется в параметр электрической цепи: сопротивление, индуктивность, емкость. Изменения параметров цепи под действием контролируемой величины фиксируются вспомогательными устройствами.

Генераторные датчики — в них осуществляются непосредственные преобразования различных видов энергии, характеризующих контролируемый параметр в электрическую.

К числу параметрических датчиков обычно относят:

1. Контактные датчики, замыкающие или размыкающие электрическую цепь под действием контролируемой величины.

2. Реостатные датчики, использующие зависимость сопротивления реостата от положения движка, которое может изменяться под действием контролируемого параметра.

3. Датчики контактного сопротивления, в которых используется зависимость контактного R между поверхностями двух твердых тел от давления одного тела на другое.

4. Тензорезистивные датчики, использующие тензоэффект (деформация).

5. Датчики термосопротивления .

6. Датчики пьезосопротивления, основанные на зависимости R проводника от вызываемого в нем механического напряжения.

7. Электролитические датчики сопротивления, использующие зависимость сопротивления раствора электролита от концентрации.

8. Ионизационные датчики, основанные на зависимости динамического сопротивления R_дин. газоразрядного промежутка от степени ионизации.

9. Фоторезистивные датчики, использующие явление изменения R фотополупроводника в зависимости от освещенности.

10. Электронные датчики сопротивления, в которых используется зависимость между током через вакуумный промежуток и расстоянием между электродами, расположенными в этом промежутке.

11. Емкостные датчики, действие которых основано на зависимости (размеры, расположение и материал между обкладками конденсатора).

12. Индуктивные датчики, использующие зависимость между L катушки от механического напряжения ферромагнитного сердечника катушки.

13. Магнитоупругие датчики, использующие зависимость между L катушки, длиной и площадью сечения ее сердечника, длиной немагнитных зазоров и взаимным расположением частей магнитопровода и обмоток катушки.

14. Вариометрические датчики, использующие зависимость между коэффициентом связи двух обмоток и их взаимным расположением.

15. Экранные датчики, основанные на изменении коэффициента связи обмоток трансформатора под влиянием размагничивающего действия вихревых токов, возникающих в проводниках, расположенных вблизи обмоток.

К числу генераторных датчиков относят:

1. Индукционные датчики, в которых используется явление электромагнитной индукции.

2. Термоэлектрические датчики, использующие термоэлектрический эффект, проявляющийся в возникновении термо-ЭДС в цепи, состоящей из двух разнородных проводников.

3. Фотоэлектрические датчики, основанные на зависимости ЭДС фотоэлементов от освещенности.

4. Пьезоэлектрические датчики, использующие пьезоэффект (возникновение ЭДС в пьезоэлектриках под действием упругих деформаций).

5. Датчики электрических потенциалов, использующие зависимость потенциала, возникающего на различных электродах, опущенных в контролируемый и эталонный растворы, от концентрации в контролируемом растворе водородных ионов.

6. Гальванические датчики, использующие зависимость ЭДС гальванического элемента от состава и концентрации электролита.

7. Электрокинетические датчики, основанные на явлении электрокинетического потенциала, возникающего при вынужденном протекании полярной жидкости через пористую стенку.

8. Датчики Холла, использующие эффект возникновения Э.Д.С. в полупроводнике, через который идет ток, при воздействии магнитного поля.

Датчики могут классифицировать по виду их входных величин.

Такая классификация полезна при выборе датчиков для решения конкретной технической задачи, так как позволяет увязать ток датчика и характер контролируемой величины.

По виду входной величины датчики можно разделить на такие группы: перемещения, уровня, усилия, момента вращения, размеров, скорости, ускорения, параметров вибраций, давления, расхода, температуры, влажности, анализа состава вещества.

Возможно дальнейшее дифференцирование датчиков в пределах одной группы.

При выборе датчика следует учитывать, что восприятие и преобразование одних и тех же величин можно осуществить с помощью различных типов датчиков.

Указания вида выходной величины датчика позволяет определить возможность стыковки датчика с конкретным информационным трактом и технической системы обработки информации.

Выходным параметром датчиков, преобразующих контролируемые неэлектрические величины электрические, могут быть: омическое сопротивление, емкость, индуктивность, величина постоянного U или I, амплитуда, частота (период), фаза ~U(I). Выходная величина может быть представлена гармоническим или импульсным напряжением, модулированным по амплитуде, , U.

Знание трех характеристик датчика — входной величины, выходной величины и принципа действия — дает возможность выбрать датчик применительно к решаемой задаче.