Датчики

Терминология

Датчики – устройства, служащие для извлечения и предварительной обработки информации о состоянии технологического процесса, агрегатов машин.

Основные функции, выполняемые датчиками, состоят в преобразовании одной физической величины в другую. Первый преобразователь, непосредственно воспринимающий параметр (например, температуру, давление, перемещение машин и их частей), называется чувствительным элементом датчика. Под параметром понимается физическая величина, характеризующая состояние машины, агрегата, технологического процесса. Он может быть представлен как в прямых единицах, например давление в Па, так и в косвенных, например давление в пропорциональной величине электрического сопротивления. После основного элемента (воспринимающего органа) в системе датчика устанавливается преобразователь, служащий для получения в удобной форме сигнала о параметре. Вид и физическая сущность сигнала зависят от условий дальнейшего его использования.

В простейшем случае датчик состоит из одного преобразующего элемента, выполняющего две функции: восприятия и преобразования. К таким датчикам относятся, например, термопара, термометр сопротивления. Сложные датчики могут состоять из большого числа преобразующих элементов, каждый из которых в других устройствах может использоваться как самостоятельный датчик. Параметр, поступающий на чувствительный элемент, называется входной величиной датчика, а сигнал последнего преобразующего элемента – выходной величиной.

Классификация

Датчики классифицируются (по назначению) в зависимости от входной величины, например перемещений, температуры, давления, расхода, уровня. Для измерения одного и того же параметра можно использовать датчики, имеющие различный принцип действия. Принцип действия датчика определяется его выходной величиной, которая может быть, например, механическим (перемещение), электрическим, гидравлическим или пневматическим сигналом. В системах автоматики чаще всего применяются электрические и механические датчики, реже пневматические и гидравлические.

Датчики классифицируются на омические, индуктивные, ёмкостные, пьезоэлектрические, радиационные, акустические, термические, компенсационные, пневматические, гидравлические и механические. Омические, индуктивные, ёмкостные и пьезоэлектрические датчики называются электрическими.

Омические датчики делятся на реостатные, тензодатчики, контактного сопротивления, электрические, электронные и ионные, магнитоомические.

Индуктивные датчики подразделяются на магнитоупругие, с переменным зазором, с магнитным экраном, трансформаторные, сельсины, поворотные трансформаторы.

Ёмкостные датчики бывают с переменным зазором, с переменной площадью зазора, с переменной диэлектрической средой, с переменной диэлектрической средой, с переменной диэлектрической проницаемостью.

Радиационные датчики существуют двух типов, а именно, видимого излучения (оптические) и жёсткого γ, β и α излучений.

Акустические датчики классифицируются на датчики с изменяющейся интенсивностью звука, с изменением времени прохождения звука, с изменяющейся частотой импульсов, резонансноакустические.

Термические датчики включают в себя датчики с вынужденной теплоотдачей и со свободной конвекцией.

Пневматические датчики как и гидравлические систематизируются по принципу действия на четыре типа: золотниковые, клапанные, дроссельные и струйные.

Механические датчики – это датчики кулачковые, рычажные и трособлочные.

Параметрические датчики – это устройства, в которых неэлектрическая величина преобразуется в параметр электрической цепи, например, сопротивление; в генераторных датчиках происходит преобразование в электродвижущую силу.

При использовании датчиков следует учитывать их характеристики, основные из которых: вид зависимости выходной величины x от входной величины y=f(x); чувствительность датчика –  (Δ – приращение); порог чувствительности – минимальное изменение входной величины, способное вызвать изменение выходной величины; погрешность.

Пример

Датчики давления

Давление – сила, приходящаяся на единицу площади. ............