Вопросы для самоконтроля

1. Что такое ТС автоматики?

2. Приведите классификацию ТС автоматики.

3. Назовите основные характеристики средств автоматики.

4. Назовите системы точного позиционирования агрегата на поле.

5. Приведите пример автоматического почвопробоотборника.

6. Приведите примеры полевых компьютеров и бортовых компьютерных систем.

7. Приведите пример системы параллельного вождения.

8. Приведите пример программного обеспечения ТЗ.

Лекция 6. Первичные измерительные преобразователи (датчики) План лекции

1. Основные сведения о датчиках, характеристики, классификация.

2. Механические датчики.

3. Механические датчики с электроконтактами.

4. Потенциометрические датчики.

5. Тензометрические датчики.

6. Электромагнитные датчики.

7. Датчик Холла.

8. Электронные датчики.

9. Емкостные датчики.

10. Пьезоэлектрические датчики.

11. Фотоэлектрические датчики.

12. Радиотехнические и ультразвуковые датчики.

13. Датчики температуры.

14. Гидравлические и пневматические датчики.

1. Основные сведения о датчиках, характеристики, классификация

Датчиком называется устройство, предназначенное для преобразования информации, поступающей на его вход в виде некоторой физической величины, в другую функциональную физическую величину, удобную для использования в последующих элементах автоматической системы. Следовательно, датчик в общем виде можно представить состоящим из чувствительного элемента ЧЭ и преобразователя ПЭ (рис. 1.32). В случае, если в датчике не происходит преобразования сигналов, он включает только чувствительный элемент.

Рис. 1.32. Общий вид датчика

Большинство известных в автоматике и телемеханике датчиков преобразуют неэлектрическую контролируемую величину х в электрическую величину у (например, механическое перемещение в индуктивность или напряжение, температуру в ЭДС и т. п.) или неэлектрическую величину в неэлектрическую (например, механическое перемещение в давление воздуха или жидкости и др.). Следовательно, по роду энергии выходной величины различают электрические и неэлектрические датчики.

Все электрические датчики по принципу действия или производимого ими преобразования сигналов подразделяются на параметрические, преобразующие неэлектрические величины в электрические (сопротивление R, емкость С, индуктивность L), и генераторные, преобразующие неэлектрические величины в ЭДС. Наличие постороннего источника энергии является обязательным условием работы параметрического датчика.

К параметрическим датчикам относятся контактные, реостатные, потенциометрические, тензодатчики, терморезисторы, емкостные, индуктивные, электронные, фоторезисторные и др., к генераторным – термоэлектрические (термопары), индукционные, пьезоэлектрические, вентильные фотоэлементы.

Неэлектрические датчики подразделяются на механические пневматические, гидравлические и др.

Датчики классифицируют по различным признакам, но прежде всего по виду измеряемой величины и принципу действия.

Основными характеристиками датчиков являются: статическая характеристика, чувствительность, порог чувствительности, динамическая характеристика, погрешность преобразования, выходная мощность и выходное сопротивление.

Статическая характеристика показывает зависимость выходной величины у от входной величины х:

y=f(x).

Чувствительность, или коэффициент преобразования, представляет собой отношение выходной величины у к входной величине х.

Для датчиков с линейной статической характеристикой (рис. 1.33, кривая 1) чувствительность постоянная:

k_c = .

Рис. 1.33. Статические характеристики датчиков

Для датчиков с нелинейной характеристикой кривую 2 чувствительности называют дифференциальной и для разных точек характеристики определяют по формуле:

Порогом чувствительности называется минимальная величина на входе датчика, которая вызывает изменение его выходной величины. Порог чувствительности вызывается как внешними, так и внутренними факторами (трение, люфты, гистерезис, помехи и др.).

Абсолютная погрешность датчика (ошибка) есть разность между действительным значением выходной величины у' и ее расчетным значением у, т. е.:

y = у' – у.

Относительная погрешность  =

Динамические свойства датчиков определяются по динамическим (временным и частотным) характеристикам.