Датчики.

Датчик- любое физическое устройство, изменяющее свое состояние под внешним воздействием и генерирующее полезный сигнал.

Информационная способность датчика зависит от его погрешности. Количество информации, выдаваемое датчиком определяется формулой:

I= log2 (100/2+1),

где - относительная погрешность датчика,

1. количество бит.

С увеличением погрешности количество информации, получаемое от данного

датчика уменьшается.

Классификация датчиков.

1.По назначению:

1. Измерительные преобразователи( формируют аналоговый непрерывный выходной сигнал при непрерывном изменении внешнего воздействия),

2. Датчики допускового контроля( формируют скачкообразный или импульсный сигнал при непрерывном изменении внешнего воздействия в случае достижения величины внешнего воздействия заданных точек),

3. Генераторы стимулов(вырабатывают стимулирующий сигнал на проверочном устройстве: эталон).

2.По типу преобразования:

2.1. Генераторные:

2.1.1.Термоэлектрические,

2.1.2. Индукционные,

2.1.3. Фотоэлектрические;

2.2. Аналоговые:

2.2.1. Усилители : Y=kX при k>1,

2. Нормализаторы : Y=kX при k<1,

3. Функциональные преоразователи : F=f(U), T=f(U), I=f(U), U=f(U);

2.3.Дискретные:

2.3.1. Двухзначные : норма/ ненорма,

2.3.2. Трехзначные: меньше / норма/ больше,

2.3.3. Многозначные: код пропорционален параметру.

3.По условиям эксплуатации:

3.1.Бортовые.

3.2.Наземные:

3.2.1.Стационарные,

3.2.2. Подвижные.

4.По типу схемных элементов:

4.1.Магнитоупругие элементы,

4.2.Пьезоэлектрические элементы,

4.3.Газоразрядные элементы,

4.4.Полупроводниковые,

4.5.Резистивные,

4.6.Оптические.

5. По виду выходного сигнала:

5.1.Потенциальные,

5.2.Токовые,

5.3.Частотные,

5.4. Время-импульсные,

5.5.Кодовые.

6. По погрешности:

6.1. Прецизионные,

6.2. Рабочие,

6.3.Индикаторные.

Статистические данные показывают следующее распределение контролируемых сигналов по их виду:

1. Постоянные напряжения – 38%,

2. Амплитуда импульсного и синусоидального напряжения – 24%,

3. Временные параметры – 14%,

4. Частотные параметры - 13%,

5. Прочие параметры – 11%.

Первые 4 вида сигналов считают унифицированными, а оставшиеся 11% сигналов других типов преобразовывают в один из видов унифицированных. Обычно не встречает трудностей преобразование импульсных и синусоидальных напряженийв постоянное, а времена интервалов – в частоту. Поэтому основными видами сигналов датчиков можно считать постоянное напряжение и частоту.

Для датчиков преобразования неэлектрических величин в электрические широко используют унифицированный сигнал в виде постоянного тока:

Датчик с выходным токовым сигналом:- малое Ri- не надо согласовывать с входными устройствами системы контроля.

ГОСТ 9895-61 -уровни сигналов датчиков. ГОСТ устанавливает стандартные диапазоны сигналов потенциальных и токовых датчиков.Для потенциальных датчиков стандартный диапазон 0В или 10В. Для токовых- 05, 020,

0100 мА.

ГОСТ 9763-61, 1845-59, 11323-65- погрешность унифицированных датчиков определяет из ряда (1; 1.5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6)*10ⁿ,

Где n = 1; 0; -1; -2; -3; часто в % 0.1…15% относительно величине диапазона.

Датчики температуры.

Датчики температуры делятся на:

• металлические,

• полупроводниковые.

Зависимость электрического сопротивления от температуры:

• положительный температурный коэффициент: R растет с ростом температуры;

• отрицательный температурный коэффоциент :R падает с ростом температуры.

ТКС- [размерность 1/C или 1/K]- температурный коэффициент сопротивления.

Металлические датчики: платина, никель ТКС>0 (прецизионные).

В термопарах : ЭДС пропорциональна температуре.

Датчики температуры из платины и никеля применяют в диапозоне температур от -200 С до +850С.

Характеристики датчиков описываются следующей зависимостью:

R1=R0[1+ (1-2)],

Где R0- сопротивление при 0 С или 273 К,

R1- сопротивление при t=T1,

- ТКС , зависит от выбранного мсатериала

для платины 3.9*10^-3К^-1(по справочнику )

для никеля 5.39 *10^-3К^-1(по справочнику)

Обычно при 0С R0 выбирается от 100 Ом до 1кОм (по стандарту градации

100 Ом, 500 Ом, 1кОм ). Прирост температуры происходит за счет саморазогрева.

T= T_1I>0- T_2I=0=P/E_k

(P=U*I- мощность, E_k- коэффициент саморазогрева [мВт/C])

T должно быть <= погрешности.