А втоматика элементтері мен құрылғылары

10. Датчиктер және олардың жалпы сипаттамалары

10.1 Датчиктер және олардың жіктелуі

Датчик деп - электрлік емес сигналды электрлік сигналға турлендіруге арналған құрылғыны айтамыз. Жалпы түрде датчикті (Д) (10.1-сурет) сезгіш элемент (ЧЭ) және түрлендіргіш түрінде көрсетуге болады. Сезгіш элемент автоматика және телемеханика жүйелерінде "Сезім мүшесі" қызметтерін атқарады және бақыланатын Х шамасын өлшеуге ыңғайлы болатын х1 сигналының түріне түрлендіруге арналған. Түрлендіргіште, ереже бойынша электрлік емес сигналды х1 электрлік сигналға у түрлендіру жүзеге асады. Мысалы, электроконтактылы манометрдегі қысым х1 алдымен сезгіш элементтің көмегімен х1 бағыттамасының механикплық орын ауыстыруына, ал содан соң түрлендіргіште у кедергісінің өзгеруіне алып келеді.

Датчик кірісіне электрлік сигналдармен қатар, электрлік емес сигналдарда келіп түсуі мүмкін. Датчик шығысынан әдетте электрлік сигналдарды аламыз. Оның себебі, электрлік сигналды күшейту және түрлі қашықтықтарға тарату оңайырақ болып келеді.

Датчиктің жалпы сипаттамалары келесідей болады: статикалық сипаттама; инерттілік, динамикалық (дифференциалдық) сезімталдық; сезімьалдық табалдырығы; қуат; момент немесе кіріс сигналының көзінен алынатын күшейту; шығыс қуаты және датчиктің шығыс кедергісі.

10.1- сурет Датчиктің құрылымдық схемасы

Статикалық сипаттама шығыс шамасының у кіріс шамасына х тәуелділігін көрсетеді, яғни у=f(x) (x-датчик әсер ететін параметр).

Инерттілік шығыс шамасының өзгерісінің у кіріс шамасының өзгерісінен х артта қалуымен сипатталады. Ол кіріс шамасын х өлшеу кезіндегі қателіктерге алып келеді және сондықтан да қажет емес болып табылады.

Датчиктің динамикалық (дифференциалдық) сезімталдығы S немесе датчиктің динамикалық түрлендіру коэффициенті К динамикалық шығыс шамасының ( ) кіріс шамасы ( ) өсуінен қанша есе көп екенін көрсетеді.

.

Датчиктің динамикалық сезімталдығы жоғары болғандығы жақсы. Бұл сезімталдық датчиктің сипаттамасындағы "жұмыс нүктесінің" y=f(x) орналасуымен анықталады.

Қазіргі уақытта автоматика саласынеда электрлік датчиктер кең қолданыс тапқан, оларды екі үлкен топқа бөлуге болады: параметрлік және генераторлық (немесе ЭДС датчиктері). Параметрлік датчиктер электрлік емес бақылаушы немесе реттеуші параметрлерді электрлік тізбек параметрлеріне (R,L,C) түрлендіру үшін қызмет етеді. Бұл датчиктер электр энергиясын қосымша энергия көздерінен алады. Параметрлік датчиктер активті кедергі (контактылы, реостатты потенциометрлік, тензо датчиктер, терморезисторлар) және реактивті кедергі (индуктивті, сыйымдылықты) датчиктер болып екіге бөлінеді.

Генераторлық датчиктер электрлік емес параметрлерді электрлік сигналға түрлендіруге арналған. Бұл датчиктер басқа энергия көздерін қажет етпейді, өйткені олардың өзі кернеу көзі болып табылады. Генераторлық датчиктер термоэлектрлік, пьезоэлектрлік және тахометрлік болып бөлінеді.

Параметрлік және генераторлық датчиктерге келесі жалпы талаптар қойылады:

1) шығыс шамасының у кіріс шамасына х үзіліссіз және сызықты тәуелділігі;

2) жоғары динамикалық (дифференциалдық) сезімталдылық;

3) аз инерттілік;

4) датчиктің өлшенетін және реттеуші параметрге аз мөлшердегі әсері;

5) жұмыстағы сенімділік;

6) өлшеуіш аппаратқа және басқа да қорек көздеріне қолдану мүмкіндігі;

7) өзіндік құнынын аздығы;

8) минималды салмағы мен габариттері.

Датчикті таңдау кезінде сондай-ақ зерттелетін процесстің ерекшеліктерін есепке алу қажет: әсерлердің периодтылығы және максималды жиілігі, атмосфералық жағдайлары (ылғалдылық және ауа температурасы), құрылғыдағыболуы және т.б.