ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ДЛЯ
АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Д.т.н., профессор Ланин В.Л. |
Кафедра Электронной |
|
техники и технологии |
Виды технологических датчиков и их характеристика
•Технологический датчик — это устройство, преобразующее контролируемый технологический (физический) параметр в нормализованный выходной сигнал постоянного тока или напряжения. В зависимости от назначения датчики могут быть одно- или двухуровневыми.
•Одноуровневая структура датчика применяется в случае использования информации о технологическом процессе в непосредственной близости от технологического оборудования (например, в локальной автоматике) и строится в зависимости от назначения по одной из схем.
•В качестве первичных преобразователей применяют датчики температуры, усилия, давления и др.
•В качестве вторичных преобразователей могут использоваться датчики емкостного и индуктивного типов, фотоприемники, кондуктомеры и др.
Одноуровневые технологические
датчики
1 – активный чувствительный элемент; 2 – входной усилитель-нормализатор; 3
– пассивный чувствительный элемент; 4 – вторичный преобразователь; 5 – термодатчик; 6 – преобразователь термозависимое сопротивление – напряжение
|
Двухуровневые датчики |
|
|
|
|||
|
|
II у р о в е н ь |
|
|
|
|
|
I у р о в е н ь |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 – 5 В |
2 |
2 – 4 к Г ц |
3 |
0 |
– 5 |
В |
|
|
|
|||||
|
|
Д л и н н а я л и н и я |
|
|
|
|
|
Двухуровневые датчики применяют в случаях, когда информационный сигнал о состоянии технологического процесса необходимо передать на значительное расстояние (например, в помещение, где установлена ЭВМ) о технологического оборудования в условиях промышленных электропомех. Выходной сигнал от одноуровневого датчика 1 преобразуется в частотный сигнал модулем ПНЧ 2 и передается по длинной линии на вход модуля ПЧН 3, где происходит гальваническое разделение входных и выходных цепей, демодуляция и усиление сигнала до нормализованного значения 0—
В
Тензопреобразователи
:
Преобразователь представляет собой прямоугольную балку из кремния с концентраторами механических напряжений в виде поперечных углублений, на рабочей поверхности которых сформирована тензорезистивная мостовая схема.
Номинальная нагрузка 0,2 – 0,5 Н, напряжение питания – 9В, выходной сигнал 140- 200 мВ. Измерение постоянных и переменных ускорений.
Разработка – НПК “Технологический центр” МИЭТ
Микромеханический болометр для ИК систем
•Область применения:
•- ИК системы наблюдения (прицелы, бинокли, системы ИК обзора) на расстояниях 10 …..1500 м, - ИК микроскопия, промышленная диагностика.
•Характеристики:
•- спектральный диапазон 8 – 14 мкм,
•- обнаружительная способность до 107 смхГц/Вт,
•- время отклика менее 50 мс.
Интегральные преобразователи давления
Основные требования к технологическим датчикам
1.Высокая чувствительность и точность
2.Высокая перегрузочная способность по отношению к номинальному значению измеряемой величины
3.Устойчивость к химическим и биологическим воздействиям окружающей среды
4.Направленность действия
5.Малая чувствительность к внешним электромагнитным полям
6.Унифицированность и взаимозаменяемость
7.Малые массогабаритные показатели
8.Экономичность и технологичность производства Чувствительность датчика равна, где В- выходной параметр, А – измеряемый параметр. Основная погрешность измерений:
S dBdA
|
b |
|
|
B max B min |
Термопреобразователи
Терморезистивные преобразователи: |
|
|
1. |
Платиновая проволока диаметром 0,05 мм - -269 до +1100 С. ТКС - 1,391 |
|
2. |
Медная проволока |
-50 до + 200 С. |
3. |
Сплав хромель-копель ХК |
0 до 400 С |
4. |
Сплав хромель-алюмель ХА |
0 до 600 С. |
Полупроводниковые терморезистивные преобразователи:
1.Термисторы кобальт-марганцевые (КМТ), медно-марганцевые (ММТ) имеют диапазон измеряемых температур от –50 до + 200 С, высокую чувствительность, но нелинейную характеристику.
Схемы включения термометров сопротивления
•Падение напряжения на ТС U зависит от величины его сопротивления, а, следовательно, от температуры окружающей среды.
•Точность измерений в схеме зависит от стабильности характеристик опорного резистора Rоп , ТС Rt и источника напряжения Uпит. Поэтому используют прецизионный высокостабильный опорный резистор и стабилизированный источник питания.
•Для платинового сопротивления номинальной величиной 100 Ом опорный резистор выбирается номиналом 1000 Ом, а величина опорного напряжения + 5 В. При этом мощность , рассеиваемая на ПТС, составляет 2,1 мВт.