3.3.4 Фотоэлектрические датчики

Различают аналоговые и дискретные оптические датчики. У аналоговых датчиков выходной сигнал изменяется пропорционально внешней освещенности. Основная область применения – автоматизированные системы управления освещением.

 Фотоэлектрические датчики могут быть применены практически во всех отраслях промышленности. Датчики дискретного действия используются как своеобразные бесконтактные выключатели для подсчета, обнаружения, позиционирования и других задач на любой технологической линии.

Оптический бесконтактный датчик, регистрирует изменение светового потока в контролируемой области, связанное с изменением положения в пространстве каких-либо движущихся частей механизмов и машин, отсутствия или присутствия объектов. Благодаря большим расстояниям срабатывания оптические бесконтактные датчики нашли широкое применение в промышленности и не только.

4. 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.

1. Конструкция параметрических датчиков

1. Реостатные датчики

Реостатный датчик представляет собой иглообразный зонд с размещенным вдоль его оси чувствительным элементом из высоко-омного материала. 

Изготовляются из тонкой проволоки, намотанной на каркас. В зависимости от формы каркаса датчик может изменять при перемещении движка свое сопротивление почти по любому закону.

2. Терморезисторы

Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться в пределах от 1–10 мкм до 1–2 см.

Рис 5. Конструкция терморезисторов: с бусинкой (а, б, д); в виде стержня (в); диска (г); пленок (е); 1 – бусинка; 2 – подводящие проводники; 3 – пленка; 4 – подложка из стекла, кварца или керамики

Материал, из которого изготавливаются такие датчики, должен обладать высоким температурным коэффициентом сопротивления, по воз­можности линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействиям окружающей среды. В наибольшей степени всем указанным свойствам удовлетворяет платина; в чуть меньшей – медь и никель.

2. Принцип работы параметрических датчиков

1. Реостатные датчики

Реостатные датчики представляют собой резистор с изменяющимся активным сопротивлением. Входной величиной датчика является перемещение контакта, а выходной – изменение его сопротивления. Подвижный контакт механически связан с объектом, перемещение (угловое или линейное) которого необходимо преобразовать.

Рис. 6 Реостатный датчик давления

Реостатный датчик, ( рис. 6, а ) обеспечивает изменение сопротивления реостата 4 при изменении давления контролируемой среды. Мембрана 2 воздействует на ползунок 5 реостата посредством передаточного механизма. Пружина 9 удерживает ползунок реостата в исходном положении при отсутствии давления. Дюза 13, установленная в штуцере основания, уменьшает влияние пульсаций давления на работу датчика. В дюзе устанавливается стержень, который при необходимости используется для ее прочистки.  

Наибольшее распространение получила потенциометрическая схема включения реостатного датчика, в которой реостат включают по схеме делителя напряжения. Напомним, что делителем напряжения называют электротехническое устройство для деления постоянного или переменного напряжения на части; делитель напряжения позволяет снимать (использовать) только часть имеющегося напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. Переменный резистор, включаемый по схеме делителя напряжения, называют потенциометром.