ДАТЧИКИ
Д – датчик
x –
входное воздействие (не электрическая величина)
ЧЭ – чувствительный элемент
Пр – преобразователь
y –
выходной сигнал датчика (ток или напряжение)
Датчики делятся на:
1.Параметрические (требуют
источника питания)
2.Генераторные (Не требуют
источника питания, сами являются источниками тока или напряжения)
Параметрические датчики активного сопротивления
1.Контактный датчик
Достоинства: простота,
низкая стоимость.
Недостатки: обгорание
контактов, необходимость регулирования зазоров между контактами.
2.Датчик на основе реостатов
Достоинства: простота,
дешевизна.
Недостатки: частота
обслуживания, подвижные контакты подгорают.
3.Реверсивный реостатный
датчик
4.Тензодатчик
Тензодатчики предназначены для
измерения деформаций за счет изменения сопротивления электропроводника.
Проводник под действием деформации увеличивается или уменьшается.
∆R/R –
относительное изменение сопротивления датчика
∆ℓ/ℓ –
относительное изменение длинны проводника
Достоинства: низкая
стоимость, прост по конструкции, легко изготавливается.
Недостатки: При больших
деформациях датчик можно использовать только один раз.
Терморезисторы
RT2
= RT1 + RT1·α(T2 – T1)
Терморезисторами называют
устройства сопротивление которых сильно зависит от температуры.
В качестве материалов могут
использовать металлы, сплавы и полупроводники. Полупроводники работают в
относительно узком температурном диапазоне не выше 300º.
Достоинства: долгота,
надежность, не требуют обслуживания.
Недостатки: тепловая
инерционность.
Параметрические датчики реактивного
сопротивления
Индуктивный датчик
LK = W²·SB·μ/2δ
LK –
индуктивность катушки
W –
число витков
SB – площадь сечения воздушного зазора
μ –
магнитная проницаемость
δ – длинна воздушного
зазора
x – перемещение
подвижной части сердечника
y –
напряжение нагрузки
1 – обмотка
2 – сердечник
Различие характеристик реального и идеального датчика заключаются в следующем:
Реальный датчик при нулевом
зазоре не имеет индуктивности равной бесконечности, поэтому при нулевом зазоре
датчик имеет напряжение (ХХ).
У идеального датчика при
увеличении зазора напряжение все время растет. У реального датчика напряжение
достигает некоторого значения (напряжение насыщения) и при любом зазоре оно не
растет.
Это связано с тем, что
сердечник катушки нельзя намагнитить до бесконечной величины.
Достоинства: высокая
чувствительность, долговечность, относительная простота конструкции, не требует
обслуживания.
Недостатки: наличие
напряжения (ХХ), нелинейность характеристик реального датчика, возникновение
больших усилий при зазорах близких к нулю.
Реверсивный индуктивный датчик
Достоинства: не имеет
напряжения (ХХ), график длиннее чем у не реверсивного.
Недостатки: сложность
регулировок
Датчики данного типа
позволяют измерять перемещение от 0,001 мм до 1 мм.
Трансформаторный индуктивный датчик
1 – подвижная часть
сердечника (якорь)
Напряжение обмоток “W1” и “W2”
вычитаются (+ k -)
Если якорь расположить
симметрично относительно опор “W1” и “W2”, то напряжение
в обмотках одинаковое, а напряжение на нагрузке равно нулю.
Если якорь поворачивать
например влево, то напряжение в обмотке “W1” будет больше чем в
обмотке “W2”. Напряжение на нагрузке не будет равно нулю и
будет отрицательным.
Емкостные датчики
c = 0,088·(E·S/d)
c –
емкость
d –
расстояние между пластинами
S –
эффективная площадь пластины
E –
относительная диэлектрическая проницаемость между пластинами
В общем случае емкостные
датчики представляют собой конденсатор, емкость которого может изменяться или
при изменении среды между пластинами, или при изменении эффективной площади,
или изменения расстояния между пластинами.
∆c/c –
относительное изменение емкости
∆d/d –
относительное расстояние между пластинами
Достоинства: простота
конструкции, небольшие размеры и масса, высокая чувствительность, отсутствие
подвижных электроконтактов.
Недостатки: Низкий уровень сигнала, значительное влияние температуры и влажности окружающей среды на емкость датчика, источник питания должен иметь напряжение высокой частоты.
