Порядок выполнения

Оборудование и приборы: лабораторный стенд «Датчики технологической информации»; выключатель (датчик) оптический OV A43A-31P-150-LZ (до 2007 г. ВО V4-31-P-0-250-ИНД-ЗВ).

Содержание работы.

1. Дома изучить назначение и технические характеристики датчиков технологической информации, схемы их подключения, а также основные узлы и возможности лабораторного комплекса.

2. В учебной лаборатории:

– пройти тестирование по техническим характеристикам и способам подключения датчиков технологической информации;

Для исследования оптического датчика имеется устанавливаемое на лабора­торном модуле устройство с перемещающимся вверх/вниз отражающим элементом (ОЭ). Положение ОЭ относительно оптического выключателя измеряется при помо­щи цифрового штангенциркуля. Возможно изменение материала отражающей по­верхности ОЭ.

При исследовании оптического датчика OV в лаборатории необходимо выполнить следующее:

1. Отражатель с белой бумагой поставить в исходное положение, в котором оптический датчик отключен. Приближая отражатель к датчику, добиться его включения. Зафиксировать расстояние между отражателем и торцом датчика.

Удаляя отражатель от датчика, добиться его выключения. Также зафиксировать расстояние между ними. Вернуть отражатель в исходное положение и n раз (не менее 5) повторить эксперимент. Для исключения влияния люфтов необходимо отражатель перемещать в исходное положение, чтобы положение отключения датчика проходить в направлении движения отражателя к датчику. Определить среднее квадратическое отклонение σ, гистерезис и значения выходного напряжения датчика при отключённом и включённом состояниях датчика.

2. Повторить описанные выше эксперименты ещё для двух разных отра-жающих материалов отражателя. Провести сопоставление отражающих свойств использованных в эксперименте материалов.

Содержание отчета:

а) название лабоpатоpной pаботы;

б) цель работы;

в) теоретические сведения;

г) основные паспортные характеристики исследуемых датчиков;

д) экспериментальные данные, расчётные значения требуемых параметров и графиков исследованных датчиков;

е) анализ полученных экспериментальных данных, сравнение полученных данных с паспортными, выводы и рекомендации по использованию исследованных датчиков;

ж) выводы.

Контрольные вопросы

1. Каков принцип действия индуктивного выключателя?

2. Каков принцип действия емкостного выключателя?

3. К какому типу относится оптический выключатель и каков его принцип действия?

4. Как обеспечивается питание исследуемых датчиков, и как подключается нагрузка к их выходам?

5. Как рассчитывается среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности датчика?

6. Что такое гистерезис датчика, и как его определить экспериментально?

7. Как исключается влияние люфтов в передаче при исследовании датчиков?

Лабораторная работа 4. Изучение индуктивного преобразователя перемещения

Цель работы: ознакомиться с устройством и техническими характеристиками бесконтактного индуктивного преобразователя перемещения (датчика), приобрести навыки подключения датчиков и определения их погрешностей

Теоретические сведения

Индуктивный преобразователь перемещения (ИПП) предназначен для преобразования бесконтактного воздействия объекта в электрический сигнал для управления исполнительными устройствами. Датчик предназначен для применения в качестве элемента автоматизированных систем управления технологическими процессами во взрывобезопасной среде, не содержащей агрессивных газов и паров в концентрациях, приводящих к коррозии металлов.

Значительное число задач автоматизации в промышленности в настоящее время решается при помощи бесконтактных индуктивных выключателей. Выбор в пользу индуктивных датчиков обусловлен, прежде всего, сочетанием таких качеств как простота использования, высокая надёжность, широкая номенклатура электрических и конструктивных характеристик и невысокая стоимость. Подавляющее большинство из них использует амплитудный принцип, т.е. преобразование амплитуды синусоидальных колебаний LC – генератора в выходной дискретный сигнал «включено / выключено». Амплитуда колебаний зависит от величины затухания, вносимой в колебательный контур генератора металлическим предметом, находящимся на расстоянии S от сенсора. Структурная схема таких датчиков показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Структура индуктивного преобразователя перемещения: 1 – чувствительный элемент – сенсор (катушка на магнитопроводе); 2 – LC – генератор синусоидальных колебаний; 3 – демодулятор (детектор); 4 – пороговое устройство (компаратор); 5 – выходной ключевой усилитель

Приближение металлического объекта к чувствительной поверхности датчика вызывает плавное уменьшение выходного напряжения датчика.

Характеристика датчика имеет линейный участок, в пределах которого изменение выходного сигнала пропорционально перемещению объекта. Данное изделие не является метрологическим прибором.

Демодуляция (детектирование сигнала) – процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.

Модуля́тор (лат. modulator – соблюдающий ритм) – устройство, изменяющее параметры несущего сигнала в соответствии с изменениями передаваемого (информационного) сигнала. Этот процесс называют модуляцией, а передаваемый сигнал модулирующим².

Техническая характеристика индуктивного преобразователя перемещения ISAN E41A-31P-8-P приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Технические характеристики индуктивного преобразователя перемещения ISAN E41A-31P-8-P

Размер корпуса, мм	М18х1х76
Способ установки в металл	Невстраиваемый
Рабочий зазор, мм	1,2...8
Линейная зона рабочего зазора, мм	1,75...5,75
Нелинейность	<=3%
Диапазон рабочих напряжений, Uраб.	15...30 В DC
Номинальное напряжение питания, Uном.	24 В
Коэффициент пульсации	<=10%
Тип выходного сигнала	аналоговый 0...10В
Выходное напряжение, Uа: S = 0мм	<=1,5 В
Выходное напряжение, Uа: Sлин. = min	2,3 +/- 0,3 В
Выходное напряжение, Uа: Sлин. = max	8,5 +/- 0,3 В
Выходное напряжение, Uа: Sраб. = max	>=10 В
Максимальная скорость изменения напряжения на нагрузке	2,5 В/мс
Сопротивление нагрузки	>=4,7 кОм
Диапазон рабочих температур	-15°С...+70°С
Температурный дрейф зазора	+/- 5%
Световая индикация	Есть
Присоединение / Подключение	Кабель 3х0,34 кв. мм
Защита от переполюсовки	Есть
Степень защиты по ГОСТ 14254-96	IP67
Материал корпуса	Д16Т
Решение специальных задач	Индуктивные преобразователи перемещения

Общий вид, схема конструкции с габаритными размерами и схема подключения лабораторного индуктивного преобразователя перемещения ISAN E41A-31P-8-P (до 2007 г. ИПП Е41-33-Р-8-А1) показан на рис. 4.2.

а

б

в

Рис. 4.2. Общий вид (а), схема конструкции с габаритными размерами (б) и схема подключения (в) лабораторного образца бесконтактного индуктивного преобразователя перемещения ISAN E41A-31P-8-P

Индуктивный преобразователь перемещения ИПП имеет аналоговый выход. Каталожная статическая характеристика преобразователя приведена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Статическая характеристика ИПП U_A = f(S)

Статическая характеристика индуктивного преобразователя перемещения используется для идентификации положения объекта управления.