Лекція 4

Тема 4.1: «датчики пристроїв автоматики і

ТЕЛЕМЕХАНІКИ»

4.1.1. Загальні відомості про датчики

Датчиком називається елемент системи управління, сприймаючий інформацію, використовувану управляючою системою для формування управляючих дій, і перетворюючої її до вигляду, зручну для подальшої обробки.

Датчики часто називають також вимірювальними елементами, оскільки сприйняття ними інформації має кількісний характер.

Разом з перетворенням фізичної природи сигналу датчик здійснює звичайно і функціональне його перетворення для отримання необхідної залежності між вхідною Х і вихідний У величинами Y=f (X), дозволяючої, наприклад, спростити управляючі елементи або одержати якісніше формування управляючих дій.

По структурі датчики часто є системою, що містить чутливий елемент і один або декілька елементарних перетворюючих елементів.

Чутливим елементом датчика називають первинний перетворювач, що безпосередньо сприймає контрольовану величину.

Перетворюючий елемент перетворить вихідний сигнал чутливого або передуючого перетворюючого елементу в сигнал, зручний для подальшого використовування в системі.

Розповісти про різноманітність датчиків

4.1.2. Класифікація датчиків

Практично найважливішою є класифікація датчиків по вимірюваній величині: переміщенню, зусиллю, витраті рідини або газу, температурі, тиску, швидкості обертання та інше.

Можна класифікувати датчики по фізичному явищу, що лежить в основі їх принципу дії, наприклад, фотоелектричні, радіаційні, ультразвукові, феромагнітні та інше.

По роду енергії вихідного сигналу датчика розділяються на електричні, пневматичні і гідравлічні.

Іноді істотним є приналежність датчика до класу параметричних або класу генераторних.

Чутливість датчика - відношення зміни DУ вихідної величини до зміни DХ вхідної величини чутливого елементу:

S= DY/ DX або в межі S = dY/ d X.

Таким чином, чутливість є першою похідною від функції, що виражає залежність вихідної величини від вхідної.

4.2. Датчики переміщення

В більшості випадків безпосереднє вимірювання переміщення складніше, ніж вимірювання деякого функціонально пов'язаного з ним електричного параметра, наприклад омічного опору, місткості або індуктивності.

4.2.1. Реостатні датчики.

Для перетворення лінійного і кутового переміщення тіла в омічний опір використовуються датчики, що є резистором, виконаним у вигляді плоского або кільцевого каркаса з ізоляційного матеріалу, на який з постійним кроком намотаний дріт із сплаву з високим питомим опором.

По резистору переміщається контактна щітка, відстань до якої від початку намотування реостата є вхідною величиною датчика.

Характеристика дротяного реостата або потенціометра

Залежно від того, який включений резистор - по схемі реостата або по схемі потенціометра, датчики цього типу називають відповідно реостатними або потенціометрами.

При живленні датчика (рис.) потенціометра постійним або змінним струмом напруга джерела живлення U за відсутності навантаження розподіляється по довжині l резистора R рівномірно. В цьому випадку, вихідна напруга датчика U вих, що знімається з крапок 1 і 2, буде пропорційна величині зсуву щітки Х:

U вих = Uо Х/ l

При роботі датчика на навантаження з опором Rн залежність вихідної напруги датчика від величини зсуву виходить нелінійною.

Чим менше опір навантаження Rн, тим більше його шунтуюча дія і тим сильніше характеристика (б) відрізняється від лінійної.

Характеристика датчика близька до лінійної тільки за умови R н >> R.

Чутливість такого датчика буде:

dUвих/ dx = Uo / l [ в/ см ].

Гідність-- простота, малі розміри, мала вага, можливість роботи на змінному і постійному струмах.

Недолік - ковзаючий контакт.