Лабораторная работа № 2

Тема: «Определение основных параметров генераторных датчиков»

Цель: формирование умений определять основные параметры генераторных датчиков.

Перечень оборудования:

1. персональный компьютер;

2. программная среда Electronic Workbench;

3. текстовый процессор MS Word;

4. табличный процессор MS Excel.

Рекомендации при подготовке к работе

Перед выполнением работы необходимо изучить теоретический материал по теме «Датчики» [1, с. 43…68], [2, с. 61…96], [3, с. 60…108] и ответить на следующие вопросы:

1. Какое устройство называется датчиком?

2. Приведите классификацию датчиков по принципу действия.

3. Расскажите о параметрических датчиках.

4. Расскажите о генераторных датчиках.

5. В чем отличие генераторного датчика от параметрического?

6. Назовите основные характеристики датчиков.

Краткие теоретические сведения

Датчик – это устройство, предназначенное для преобразования информации, поступающей на его вход в виде некоторой физической величины, на выходе в другую физическую величину, более удобную для воздействия на последующие элементы.

Датчик в общем виде можно представить состоящим из чувствительного элемента (ЧЭ) и преобразователя (Пр).

Большинство датчиков преобразуют неэлектрическую контролируемую величину в электрическую.

Основными характеристиками датчиков являются:

- статическая характеристика;

- чувствительность;

- порог чувствительности;

- динамическая характеристика;

- погрешность преобразования;

- выходная мощность;

- выходное сопротивление.

Статическая характеристика показывает зависимость выходной величины y от входной x, т.е. y=f(x). Желательно, чтобы статическая характеристика датчика была линейной. Статическая характеристика позволяет оценить работу датчика в установившемся режиме.

Чувствительность, или коэффициент преобразования, представляет собой отношение выходной величины y от входной величины x. Для датчиков с линейной статической характеристикой чувствительность постоянная: k_c = y/x.

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

Погрешности датчиков делятся на основные и дополнительные. Основная погрешность датчика – это максимальная разность между измеренным значением выходного сигнала y_из и его значением y_ид, определяемым по идеальной статической характеристике для данной входной величины при нормальных эксплуатационных условиях. Эта погрешность может выражаться как в абсолютных единицах: ∆ = y_из ‑ y_ид, так и в относительных: δ = (y_из ‑ y_ид)/y_ид = ∆/y_ид.

Дополнительные погрешности – это погрешности, вызываемые условиями внешней среды и внутренними процессами в деталях преобразователя. К ним можно отнести изменения температуры, влажности, колебания напряжения источника питания, механические воздействия, старение и износ материалов. Дополнительная погрешность выражается обычно в процентах изменения выходной величины на определенное значение возмущающего параметра.

В зависимости от принципа производимого преобразования (принципа действия) различают два вида датчиков: параметрические (пассивные) и генераторные (активные).

Генераторные датчики преобразуют неэлектрические величины в ЭДС. В таких датчиках изменение контролируемой величины x сопровождается соответствующим изменением ЭДС на выходе. Такие датчики не требуют наличия источника дополнительной энергии. Мощность выходного сигнала всегда меньше мощности входного сигнала.

К генераторным датчикам относятся термоэлектрические (термопары), индукционные, пьезоэлектрические, тахометрические.

Задание на лабораторную работу

1. Исследовать влияние сопротивления нагрузки (0 ‑ 100 Ом) на величину выходного напряжения однотактного потенциометрического датчика. Напряжение питания датчика – 12 В.

2. По результатам исследования построить статическую характеристику.

3. Написать вывод о влиянии сопротивления нагрузки на величину выходного напряжения однотактного потенциометрического датчика

Ход работы:

1. Изучить работу и схему включения генераторного датчика.

2. В программной среде Electronic Workbench собрать схему для исследования влияния сопротивления нагрузки (0 ‑ 100 Ом) на величину выходного напряжения однотактного потенциометрического датчика.