118

Л 6

_________________________________________________________________________________________________________________________

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДАТЧИКОВ

1. Датчики и микро-эвм

За последние годы в технике измерения и регулиро­вания параметров различных процессов в самостоя­тельную отрасль выделилось изготовление и приме­нение датчиков. Эта отрасль, постоянно развиваясь, служит основой создания разнообразных вариантов систем автоматического регулирования.

Такое развитие обусловлено, прежде всего, гигант­ским прогрессом микроэлектроники. Широкий спектр применений микро-ЭВМ в бытовой технике, автомо­билестроении и других отраслях промышленности все в большей мере требует недорогих датчиков, выпу­скаемых крупными сериями. Как следствие этого по­явились интересные и в то же время недорогие устрой­ства на датчиках.

Техника конструирования и применения датчиков, или, как ее можно кратко назвать, сенсорика, за последние годы развилась в самостоятельную ветвь из­мерительной техники. С ростом автоматизации к дат­чикам физических параметров стали предъявляться все более высокие требовании. При этом особое зна­чение придается следующим показателям:

• миниатюрность (возможность встраивания);

• дешевизна (серийное производство);

• механическая прочность.

Рис 6.1 Аналогия между процессами получения, обработки в преобразования сигналов в биологических (человек) и техниче­ских (автомат) системах.

По структурному построению автоматизированные устройства напоминают такие биологические системы, как, например, человек. На рис. 6.1 проведена ана­логия между человеком и автоматом по способам по­лучения сигналов, их обработки и накопления, а так­же по преобразованию сигналов. Органам чувств че­ловека соответствуют в автоматах (или роботах) датчики, а функции активных органов вы­полняются исполнительными устройствами. Анало­гом мозга как центрального устройства для обра­ботки сигналов служит ЭВМ с ее системой памяти.

Понятием «датчик» в общем случае обозначают дешевый, но надежный приемник и преобразователь измеряемой величины, обладающий умеренной точ­ностью и пригодный для серийного изготовления. Типичное устройство датчика показано на рис. 6.2.

Рис 6.2 Устройство воспринимающей системы с получением, обработкой и преобразованием сигнала: Ф→Т – первичный процесс, Т→R – вторичный процесс; R→U – измерительный мост, согласование сигналов; Amp – усилитель.

Сочетание датчик—ЭВМ—исполнительное уст­ройство представляет собой информационно-измерительную систе­му. Для упрощения сопряжения датчика с микро-ЭВМ была бы предпочтительна выдача датчиком цифро­вой информации. Но, к сожалению, в природе и технике информация существует в основном в виде аналоговых величин, которые для обработки сигнала в ЭВМ должны быть трансформированы в цифровые с помощью АЦП.

Полная информационно-измерительная система представлена на рис. 6.3. Здесь показано прохождение сигнала от его возникновения в датчике с последующей обработ­кой в ЭВМ и до выхода к исполнительным устрой­ствам.

Рис. 6.3. Информационно-измерительная система, включающая в себя датчик в качестве пассивного чувствительного элемента (получение сигнала) и исполнительные устройства в качестве активных преоб­разователей сигнала.