На валу двигателя расположена кулачковая шайба, которая оказывает влияние на контактную систему выключателя. Когда вал двигателя достигает определенного положения, кулачковая шайба активирует контакты выключателя, тем самым обеспечивая его работу.
Что такое датчик: как выглядит, как работает
Существуют уникальные устройства, известные как сенсоры (датчики, детекторы), которые предназначены для контроля функционирования различных систем. Каждое устройство относится к определенному типу, адаптированному к функциональным требованиям и спецификациям оборудования. Поэтому при приобретении или замене такого устройства необходимо учитывать его уникальные функции и принципы работы.
Датчик представляет собой электронное или электромеханическое устройство, которое преобразует физические величины, такие как давление или температурные изменения, в электрические импульсы (сигналы) с помощью одного или нескольких преобразователей.
Внешне устройства могут напоминать мешок, завязанный на шнурок. Эти устройства могут быть расположены на различных расстояниях от наблюдаемого объекта или системы, что зависит от длины подключаемых кабелей или диапазона радиосигналов.
Базовое устройство и принцип работы
В зависимости от специфики регистрируемых результатов датчики могут быть классифицированы следующим образом:
- Механический контакт. Ярким примером такого устройства является концевой выключатель, который ограничивает движение рабочего механизма.
- Переключатели доступа. Эти устройства функционируют на основе различных принципов обнаружения сигналов, включая магнитные, оптические или микроволновые технологии.
Каждый тип устройства имеет уникальные особенности, определяющие его применение в различных сферах. Например, бесконтактные оптоэлектронные детекторы могут работать на значительном расстоянии от объектов. В то время как другие модели предназначены для работы только на ограниченных расстояниях.
Задачи и функции
Основная задача детектора заключается в передаче исследуемых параметров на специальный приемник для дальнейшей обработки сигналов. Он также следит за объектом и измеряет его характеристики в заданных пределах. Существуют многофункциональные модели, которые способны фильтровать и предварительно обрабатывать необходимые параметры.
Датчики интегрированы в технические системы для измерения, настройки и конфигурирования объектов.
Устройство преобразует данные из окружающей среды (например, давление, температура, частота, скорость), которые контролируются электрическими, пневматическими или оптическими импульсами. Это способствует созданию формата, пригодного для передачи на приемник и последующей обработки, хранения и записи данных.
Пожарные извещатели, как пример, настроены на анализ инфракрасных импульсов пламени в разных спектральных областях. Эти устройства находят применение как на открытых пространствах, так и в помещениях с высоким уровнем дыма и теплообмена, где другие типы извещателей могут оказаться неэффективными.
Общие сведения о датчиках
Английское название датчика восходит к латинскому слову «sensus», что означает способность воспринимать чувства и реагировать на различные раздражители. Эта способность является одной из основных характеристик как живых, так и неживых систем, позволяя им адекватно реагировать на внешние изменения.
В современном понимании эстетика обучения датчиков охватывает такие науки, как физика, химия, биология, информатика, электротехника, теплотехника и электроника, что создает мультидисциплинарный подход к их разработке и применению.
Что такое датчик?
Общее определение можно представить следующим образом:
Датчик — это устройство, которое обнаруживает и реагирует на различные сигналы или внешние воздействия.
Однако это довольно обширное определение, которое охватывает почти все сенсорные элементы, начиная от человеческих ушей и заканчивая различными типами устройств. Если рассматривать именно автоматизированные системы, то определение датчика можно уточнить.
Датчики представляют собой устройства, которые обнаруживают внешние воздействия и реагируют на них изменением своих электрических сигналов.
Здесь под внешними воздействиями мы понимаем измеряемые параметры объекта, его характеристики или качества, которые должны быть воспринимаемы и преобразованы в электрический сигнал.
В некоторых случаях вместо термина «внешнее воздействие» употребляется выражение «измеряемый параметр».
Датчик состоит из двух элементов: чувствительного элемента (детектора) и преобразователя, что показано на схеме. Чувствительный элемент иногда называется головкой датчика.
Выходные сигналы датчика представляют собой реакцию на внешнюю силу, которую преобразователь выдает в виде электрического сигнала, пригодного для диагностики и последующей обработки системой.
Необходимость датчиков.
Основной задачей датчика является обнаружение и реакция на внешнюю силу с последующим преобразованием в электрический сигнал, совместимый с измерительной схемой. Таким образом, датчики преобразуют физические величины в электрические сигналы.
В человеческом контексте можно сказать, что датчики функционируют как глаза, уши и нос автоматизированных систем управления (АСУ). Однако, в отличие от человека, автоматизированные системы требуют более детальных данных, которые также должны иметь более высокую точность.
Например, человеку не всегда нужна точная температура — для него понятия «тепло» и «холодно» могут быть достаточно. Но для технического процесса такой уровень обобщенности не может быть приемлем, поэтому требуется высокая точность измерений, вплоть до десятых долей градуса или сантиметра в необходимых ситуациях.
Электрические датчики.
Все датчики условно можно разделить на две основные категории.
Электромагнитные датчики. Как можно понять из их названия, такие датчики измеряют и преобразуют электрические величины, такие как ток, напряжение, сопротивление, частота и так далее. Они широко используются в автоматизированных системах.
Датчики для неэлектрических переменных.
Эта категория включает в себя все остальные датчики, предназначенные для измерения неэлектрических характеристик, которые могут включать физические параметры, такие как температура, давление и уровень.
Хотя эти устройства иногда называют «датчиками физических величин», это не всегда верно, так как уже упомянутые электрические характеристики являются физическими величинами, но формат их измерения отличается.
Классификация датчиков
Датчики могут быть классифицированы и сгруппированы по множеству свойств. Классификация может быть выполнена различными способами и с разной степенью детализации. В качестве примера приведем следующую классификацию:
- По характеру входного параметра все датчики можно разделить на электрические, гидравлические и пневматические. Наиболее распространённый тип — электрический.
- Исходя из характера преобразуемой входной величины, датчики могут быть смещения, температуры, уровня, расхода, положения, скорости, ускорения, давления (или силы), частоты, светового потока, деформации и химического состава.
- Электрические датчики отличаются типами выходных сигналов:
- Параметрический (пассивный): контролируемое значение преобразуется в изменения параметров, таких как электрическое сопротивление, индуктивность или емкость.
- Генераторы (активные): управляемые величины преобразуются в изменения заряда, напряжения или тока (например, термопары, фотопары и пьезодатчики).
- Датчики сопротивления, такие как потенциометры, вольтметры, терморезисторы и фотосопротивления.
- Датчики индуктивности и пневматические индуктивные датчики. К ним относятся индуктивные, селсиновые, микросиновые и ротационные трансформаторы.
- Изучение магнитной индукции, такие как тахиометры переменного тока или емкостные датчики.
- Датчики могут также классифицироваться по принципу преобразования энергии:
- Путем промежуточного преобразования энергии.
- Путем непосредственного преобразования энергии.
Принципы работы датчиков
Я уже упоминал принципы действия сенсоров ранее. Здесь представлены самые важные детали. Таким образом, согласно принципам работы датчики можно разделить на следующие группы:
- Резистивные датчики. Их принцип действия основан на изменении сопротивления в зависимости от значения измеряемой величины.
- Потенциометры (переменные резисторы) — часто используются для определения положения (например, положения рабочего стола свежего двигателя).
- Вольтметры (тензодатчики) — обычно применяются в измерительном оборудовании.
- Терморезисторы — применяются для измерения температуры.
- Копии — применяются для измерения освещенности.
- Световые лучи и лазеры (в основном в датчиках скорости).
- Ограничение сопротивления, созданного из специальных сплавов, которое изменяет свое сопротивление при определенных температурных значениях. При этом приемник подает небольшой ток и отслеживает изменения (например, детектор NTC или PTC);
- Сварочные швы из различных сплавов (термопары), которые генерируют электромагнитные напряжения и небольшие токи при определенных температурах, изменения фиксируются приемником.
- Биметаллические пластины, которые деформируются при нагреве и замыкают или размыкают контакты.
- Элементы вольтметра, контролирующие давление и изменяющие свое электрическое поведение под влиянием прикладываемых усилий;
- Магниты, которые направляют своим воздействием;
- Флотационные датчики;
- Датчики на основе химических реактивов.
- Для механического (линейного, углового) движения.
- Датчики давления и расхода.
- Типы, предназначенные для измерения скорости, ускорения и других динамических параметров.
- Температурные датчики.
- Газы: средства контроля загрязнения среды (воздуха, воды).
- Химические вещества.
- Постоянный ток/ускорение, частота (АДР или напряжение).
- Сопротивление (активное, индуктивное, емкостное и т.д.).
- Другие формы передачи информации (свет, радиосигналы, звук).
- Электрические сигналы можно легко передавать на большие расстояния, скорость передачи практически мгновенна.
- Гибкость: многие параметры можно преобразовать в электронный вид и наоборот.
- Высокая точность, ведь
- Данные могут быть преобразованы в цифровой код, повышая тем самым чувствительность, скорость работы и контроль.
- Аналоговые — устройства, которые генерируют аналоговые сигналы в ответ на входные данные.
- Цифровые (электронные) — создают последовательности сигналов.
- Двоичные — формируют информационные слова на основе двоичных кодов. Такие датчики, вырабатывающие сигналы включения/выключения (0 или 1, да/нет), широко распространены благодаря своей простоте и могут быть отнесены к двум из вышеперечисленных типов.
- Генераторы. Эти устройства непрерывно преобразуют неэлектрические управляемые или регулируемые сигналы в электрические сигналы без необходимости в стороннем источнике энергии (например, термопары). Подтип:
- Термоэлектрический принцип, который регистрируется приемником (изменения электрических параметров в ответ на изменение температуры), с применением
- Прессованных датчиков.
- Гальванических датчиков.
- Тахометры — различные модули, реагирующие на скорость вращения объекта и изменяющие электрические параметры датчика.
- Фотоэлектрические (оптоэлектронные) устройства — основываются на явлении периодических изменений освещенности; такие датчики могут использоваться как позиционные при наличии измерителя.
- Емкостные конструкции, основанные на измерении емкости, и пьезоэлектрические, которые основаны на свойствах некоторых материалов создавать заряды на поверхности.
- Электромагнитные устройства, например, основанные на индуктивных эффектах.
- Электроакустические устройства, например, использующие энергию поверхностных акустических волн, а также
- Реостаты, которые используют эффект изменения сопротивления линейно.
- Лазерные системы, работающие на принципах символической генерации.
Перед выбором датчика следует убедиться в диапазонах допусков, которые представляют собой ряд функций, допустимых для конкретного устройства, включая диапазон погрешности и допускаемое отклонение (±).
Датчик включения света
Эти устройства предназначены для управления включением и выключением электрических светильников в зависимости от уровня освещенности в помещении. Модели датчиков различаются по конструкции, назначению и способу установки.
Датчик следует устанавливать там, где помещение в течение дня получает преимущественно естественное освещение. Такие места могут включать коттеджи, улицы, магазины и автомагистрали.
Типы датчиков освещенности и особенности установки
Существуют модели датчиков как для наружного, так и для внутреннего использования. Модели для наружного использования, как правило, имеют более эффективные системы защиты от пыли и влаги. Эти устройства часто имеют специальные корпуса, защищающие от влаги, предотвращая проникновение росы, дождя и снега внутрь устройства. Современные модели могут сохранять чувствительность даже при температурах окружающей среды ниже нуля (до -25 °C).
Принцип их работы прост: когда устройство обнаруживает недостаток света, например, в сумерках, оно отправляет сигнал на включение света. В то время как солнечные лучи, достигая фотоэлемента, вызывают отключение света.
В зависимости от места установки, датчики низкой освещенности могут быть как встроенными, так и наружными моделями. Регулятор освещения может работать с помощью встроенного фотоэлемента или внешнего детектора светового потока.
Техническая документация устройств приведет рекомендуемые высоты установки, однако диапазон должен всегда превышать рекомендованный уровень, иначе это приведет к снижению чувствительности датчиков.
Советы по выбору датчиков света.
При выборе устройства необходимо учитывать, что максимальная мощность нагрузки не должна быть меньше общей мощности, потребляемой источниками света. В противном случае датчик может выйти из строя очень быстро. Специалисты рекомендуют выбирать регуляторы освещения с запасом мощности не менее 15% от общей мощности всех подключённых к ним устройств.
Для наружных пространств лучше подбирать устройства с углом обзора 180° или выше. Однако если в зоне обзора часто проходят люди или автомобили, это может привести к ложным срабатываниям, поэтому целесообразно выбрать систему с регулируемой чувствительностью датчика.
Датчик пожарной сигнализации
Современные пожарные извещатели способны быстро обнаруживать первые признаки возгорания. Эти устройства играют важную роль в системах противопожарной защиты как в общественных, так и в частных жилых зданиях.
Типы пожарных извещателей
В зависимости от принципа работы устройства можно разделить на температурные, дымовые и температурные извещатели. Дымовые извещатели могут быть основаны на различных принципах работы.
Первый тип устройств основан на измерении ионных токов. Когда продукты горения входят в измерительную камеру, ионный ток падает, и устройство срабатывает, когда ток превышает заданное значение. Ионизационные дымовые извещатели имеют свои преимущества, однако их использование в быту ограничено из-за необходимости соблюдения специальных мер безопасности из-за радиоактивного излучения.
Оптические извещатели чаще всего применяются в жилых и коммерческих зданиях. Эти устройства реагируют на изменение прозрачности воздуха в результате попадания частиц дыма. Таким образом, работа этих датчиков основана на чувствительности к концентрации частиц дыма в воздухе. Оптические датчики могут обнаружить обыкновенный дым уже на ранних стадиях возгорания, но их эффективность снижается при наличии черного дыма, который поглощает инфракрасное излучение.
Терморегуляторы реагируют на изменения температуры в помещении. Они эффективны в ситуациях, когда дым отсутствует или присутствует в очень малом количестве, или в условиях высокой концентрации аэрозолей (пара, пыль).
Кроме того, существуют пожарные извещатели, которые анализируют инфракрасные импульсы пламени в различных спектральных областях. Эти устройства находят применение как на открытых пространствах, так и в помещениях с высокой вероятностью дыма и теплообмена, где термодатчики могут быть неэффективны.
Датчик утечки воды
Согласно статистическим данным, убытки от водной утечки могут превышать убытки от взрывов в три раза. Такие аварии требуют не только замены сантехнических деталей, но и ремонта помещений — от замены обивки и полов до приобретения новой мебели. Своевременная установка датчиков утечки может помочь избежать значительных финансовых потерь и неудобств.
Главным преимуществом этих систем является возможность предотвращения и остановки утечек на ранних стадиях. Современные устройства могут мгновенно реагировать на сигнал и автоматически перекрывать подачу воды. Эти системы могут быть установлены в любом месте, где существует риск утечек, включая квартиры, магазины, рестораны и административные здания.
Принцип работы
Основные компоненты устройства следующие:
Когда датчик оказывается под воздействием влаги, он отправляет сигнал на контрольный блок, который затем передает электричество на другие устройства. Основная функция устройства заключается в перекрытии подачи воды в случае утечки. Также срабатывает звуковая сигнализация, оповещающая о возникновении аварийной ситуации.
Детали установки.
Датчик располагается непосредственно в зоне вероятной утечки.
Несмотря на компактный размер устройства, оно может одновременно контролировать до 20 помещений. Установка может осуществляться как в процессе ремонта, так и после его завершения.
Датчики утечки часто комплектуются электрическими шариковыми приводами разных размеров. Обычно устройства с диаметром 175 мм устанавливаются для управления подачей холодной и горячей воды. Для систем отопления рекомендуются устройства с диаметром 200 мм. Устройства с большей проходимостью рекомендуются для защиты котлов и центральных систем водоснабжения.
К основным требованиям к преобразователям смещения относятся: высокая точность измерения и контроля перемещений, скорость реакции, устойчивость к помехам и низкие нелинейные характеристики.
Классификация датчиков
Активные энкодеры
Активные датчики — это тип датчиков, которые используют внешний источник возбуждения для генерации выходного сигнала.
Физические свойства, присущие датчику, изменяются в соответствии с приложенным импульсом. Примером может служить вольтметр.
Вольтметры работают так, что, когда прибор активируется, ударная волна преобразуется в электрический сигнал, который затем отправляется на считывающее устройство.
Пассивные датчики.
Пассивные датчики — это устройства, которые формируют выходной сигнал без необходимости в стороннем источнике возбуждения.
Данные датчики не требуют дополнительных токов или напряжений. Один из ярких примеров — термопара, которая генерирует напряжение, соответствующее приложенному теплу.
Температурные датчики функционируют без внешних источников питания.
Также датчики подразделяются на
Аналог.
Аналоговые датчики – это устройства, генерирующие непрерывный выходной сигнал, который модифицируется относительно времени.
Выходной аналоговый сигнал пропорционален входному сигналу. Обычно в виде аналогового напряжения в диапазоне от 0 до 10 В или тока.
Примеры потребляемых параметров для непрерывных сигналов включают температуру, мощность, давление и перемещение. В качестве характерного примера можно привести аналоговый датчик линии Arduino.
Цифровой.
Цифровые датчики — это устройства, которые вырабатывают дискретный выходной сигнал.
Дискретные сигналы характеризуются тем, что не являются непрерывными во времени и могут быть представлены в виде битов в последовательном формате или байтов в параллельном формате. Измеренное значение отображается в цифровом формате. Цифровые выходы могут принимать значение логической единицы или нуля (включено/выключено).
Типичный цифровой датчик состоит из самого датчика, кабеля и передатчика. На заключительном этапе процесс измеряемый сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без подключения внешних устройств. Кабели, в свою очередь, служат для передачи данных на значительные расстояния. Наиболее распространённым примером цифрового кодера является энкодер.
Кодировщик состоит из цифрового светодиода и фотодиода и применяется для генерации цифрового сигнала с целью измерения скорости вращающегося вала. Диск подключен к вращающемуся валу, который окружен прозрачной щелью. Когда вал вращается, диск также движется вместе с ним.
Принцип работы энкодера основан на том, что сигнал от светодиода проходит через щель и фиксируется фотодиодом. Выходной сигнал представляет собой логическое значение, которое затем проходит через измерительное устройство и отображается на ЖК-дисплее.
Сегодня имеется большое разнообразие датчиков различных назначений, и с каждым годом они становятся все более совершенными. На данный момент существует все больше программируемых датчиков, для которых возможно калибровка и программирование под разные типы измерений.
Эти устройства обычно сопровождаются детальными инструкциями, включая схемы подключения и процедуры настройки и программирования датчика.
Ультразвуковые датчики могут применяться в контрольных блоках, что особенно актуально для измерения уровня жидкости в высоких резервуарах или в устройствах, определяющих конкретные значения уровня.
Разновидности датчиков
Классификация датчиков охватывает широкий спектр типов. Обсуждение наиболее распространенных типов датчиков, применяемых в разных областях — это подлинно важная тема.
Практически все детекторы основываются на сенсорных элементах, реагирующих на определенные параметры окружающей среды и сопутствующие процессы.
В качестве примеров элементов обнаружения можно упомянуть:
В зависимости от измеряемых величин и характер связывающей величины датчики можно разделить на:
Для классификации по принципу вывода можно выделить:
Большинство датчиков имеют электрическую природу, что обуславливает их главные преимущества:
Занятия.
Типы датчиков также делятся на три категории:
В начале эксплуатации
Угловые энкодеры — устройства, предназначенные для определения угла поворота вращающегося объекта (оси), преобразуя угол поворота в электрический сигнал. Эти устройства находят широкое применение в промышленности, робототехнике и машиностроении. Они могут быть разделены на несколько типов.
Конструкция герконов
Существует несколько видов стержневых выключателей, имеющих похожую конструкцию, но с небольшими различиями в деталях. Все они состоят из герметичного стеклянного корпуса, внутри которого расположены контакты из специального металлического сплава. Поверхность контактов покрыта тонким слоем драгоценного металла, что усиливает надежность срабатывания. Внешние компоненты или соединительные кабели используются для подключения устройства к цепи. Внутреннее содержание колбы заполняется инертным газом или вытягивается воздух, что увеличивает срок службы устройства и обеспечивает коррозионную стойкость металла.
Принцип действия
Активировать геркон можно только при создании вокруг него магнитного поля нужной силы. При этом источником магнитного поля может быть как электромагнит, так и постоянный магнит. Под воздействием магнитного поля контакты становятся намагниченными и притягиваются друг к другу, преодолевая свою собственную упругость.
Контактные детекторы предназначены для измерения и контроля силы, движения, температуры, размера и формы объектов.
Бесконтактные выключатели способны работать как на постоянном, так и на переменном токе.
В зависимости от диапазона измерений они могут быть как одиночными, так и множественными предельными датчиками. Последние активно используются для измерения величин, изменяющихся в широких пределах, при этом участки резистора R в цепи применяются последовательно.
Контактные датчики находят широкое применение в современных транспортных средствах.
Рассмотрим некоторые из них.
Аварийные датчики
Датчики перегрева охлаждающей жидкости используют возможность термической металлической пластины изгибаться при нагревании (например, пластина состоит из двух слоев металла с различными коэффициентами линейного расширения).
Пластина термометра может быть соединена с корпусом датчика как с одного конца (рис. A), так и с обоих концов (рис. B).
В первом варианте подвижные контакты размещены на свободном конце пластины. Во втором случае толкатель перемещается при прогибе пластины.
Рисунок: Принцип работы датчиков перегрева охлаждающей жидкости:
a — термометаллическая пластина с консольной опорой; b — с жесткими опорами на обоих концах; 1 — термобиметаллическая пластина; 2 — подвижные контакты;
3 — неподвижные контакты; 4 — толкатель; X — величина изгиба пластины при перегреве хладагента; α1, α2 — коэффициенты теплового расширения пассивного (инвар) и активного (сталь) слоев термобиметаллической пластины; h1 и h2 — толщины активного и пассивного слоев термобиметаллической пластины; l — длина нагреваемой части тепловой металлической пластины; lpor — предельное (максимально допустимое) значение температуры хладагента.
Датчик включения электровентилятора системы охлаждения двигателя TM108 состоит из биметаллической пластины 2 в латунном корпусе 1, которая отклоняется и перемещает крыльчатку 3 и подвижный контакт 5, когда температура охлаждающей жидкости превышает допустимые пределы для конкретного автомобиля. Контакт 5 соединяется с неподвижным контактом 6, что включает вентилятор.
Когда температура охлаждающей жидкости снижена, биметаллическая пластина остывает, приводя к уменьшению прогиба, и толкатель возвращается в начальную позицию, размыкая цепь питания вентилятора охлаждения.
Датчик аварийного давления масла применяет принцип работы, основанный на способности резиновых элементов деформироваться под воздействием давления окружающей среды. В качестве упругого элемента используется мембрана, отличающаяся от гофрированного аналога простой плоской конструкцией. Плоские мембраны менее чувствительны чем гофрированные, тем не менее, они проще в производстве.
(В общем, обратитесь к руководству пользователя, как подключать датчики)) Я решил добавить этот раздел для читателей, не имеющих большого опыта в этой теме.
Датчики механических величин
Датчики движения.
Предназначены для передачи информации о линейном и угловом движении, а также скорости и ускорении, силах и моментах.
К основным требованиям к преобразователям сдвига относятся: высокая точность измерения и контроля перемещений, скорость реакции, устойчивая работа даже в условиях помех, а также минимальные нелинейные характеристики.
В соответствии с физическими принципами работы инверторы можно условно разделить на несколько категорий:
Эти устройства имеют наивысшую точность среди существующих преобразователей, обеспечивают высокое разрешение и реагируют на изменения света мгновенно. Конструкция при этом оказывается довольно компактной и надежной. Однако у них есть свои недостатки: чувствительность к внешним источникам света и недостаточная стабильность.
Электромагнитные индуктивные датчики уступают емкостным по чувствительности и линейности, но превосходят по выходной мощности и надежности в производственных условиях.
Генераторы постоянного и переменного тока используются в регулируемых электроагрегатах средней и большой мощности с низкой точностью регуляции скорости. Эти устройства предлагают минимальные пульсации, высокую линейность и стабильность в работе.
Датчики скорости.
Электромеханические реле контроля скорости основаны на принципе работы асинхронного двигателя и удобны для автоматизации процессов торможения. Их использование актуально, когда требуется отключить двигатель от сети, как только скорость смедляется до нуля.
Датчики скорости (тахогенераторы) предназначены для определения скорости вращений валов двигателей, а также исполнительных механизмов на рабочих машинах.
Существует несколько разновидностей тахогенераторов: тахогенераторы постоянного тока с возбуждением от независимого источника энергии или постоянного магнита; тахогенераторы переменного тока, имеющие две обмотки — одна из которых подключена к сети для создания магнитного потока, а другая фиксирует измеряемое напряжение, пропорциональное скорости; синхронные тахогенераторы — маломощные однофазные генераторы, которые имеют ротор в виде многополюсного постоянного магнита, создающего при вращении ЭДС, пропорциональную скорости вращения.
Датчики переменных параметров процесса
Датчик температуры
Выбор датчика для технологических процессов определяется диапазоном изменения температуры и условиями, в которых эксплуатация происходит. Чтобы измерить температуру, используются термопары, терморезистивные устройства, полупроводниковые температурные датчики и пирометры.
Термопара — это пара проводников, изготовленных из разных материалов, соединённых на одном конце и способных использовать термоэлектрический эффект для измерения температуры.
Термометры сопротивления применяются для измерения температуры за счет изменения электрического сопротивления проводников, когда температура колеблется. Широкое применение в промышленности нашли платиновые термометры.
Термисторы, представляющие собой разновидность термометров сопротивления, изготавливаются из смеси металлических сплавов, образующих керамику с большим отрицательным температурным коэффициентом. Хотя металлопленочные резисторы имеют более широкий диапазон рабочих температур по сравнению с термисторами, они обладают большей чувствительностью и линейностью.
Для визуального наблюдения процессов могут использоваться оптические пирометры. В этом случае диапазон измеряемой температуры определяется диапазоном спектральной чувствительности сенсора.
Один из современных методов измерения температуры основан на использовании транзисторов с прямым смещением базового перехода. В диапазоне рабочих температур ±100 °C погрешность измерения не превышает 0,1 °C.
Измерители давления и расхода
В прошлом для измерения давления и расхода жидкостей или газов использовались потенциометрические приборы, которые отличались низкой ценой и высоким выходным напряжением, что обеспечивало их популярность. Однако недостатком является высокая чувствительность к ударам и вибрациям, а также значительные погрешности, что сделало использование спектра приборов ограниченным.
Для устранения недостатков применения потенциометрических датчиков давления были разработаны бесконтактные вольтметры. Они обладают стандартной точностью 0,5% от номинальной шкалы и значительно увеличивают стабильность и точность измерений. Их выходное напряжение находится в милливольтовом диапазоне, поэтому обычно требуется предусилитель. В отличие от других бесконтактных датчиков, твердотельные вольтметры устанавливаются непосредственно на мембрану датчика давления, что позволяет избегать механических соединений. Частотные диапазоны и степень вибрационной чувствительности аналогичны характеристикам бесконтактных датчиков.
Для измерения потока жидкости могут применяться датчики перепада давления или механические твердостенные устройства, такие как турбинки.
Дифференциальные манометры разных систем используются для измерения таких параметров процесса, как подача жидкости, газа или пара, а также дифференциальное, избыточное давление, вакуум и уровень жидкости, находящейся в открытых или закрытых резервуарах.
К механическим контактным расходомерам относятся такие устройства, как турбинные и гироскопические преобразователи, которые измеряют скорость потока на основе углового момента, а также термоэлектрические устройства.
Датчики времени.
В реле-ассемблерах в схемах управления используются различные таймеры, такие как электромагнитные, моторные, электронные, стационарные и механические.
Прецизионные устройства синхронизации применяются в твердотельных системах управления.
-В системах постоянного тока используются электромагнитные реле, работающие на основе короткого замыкания. Эти реле дополнительно имеют обмотку, состоящую из медной гильзы. При увеличении основного потока в обмотке возникает ток в вспомогательной обмотке, что препятствует увеличению основного потока. Таким образом, результирующее увеличение потока замедляется, и время, необходимое для активации реле, уменьшается. Этот реле может обеспечивать время срабатывания от 0,07 до 0,11 секунд и время задержки активации от 0,5 до 1,4 секунд.
-Моторные (электромеханические) реле времени основаны на работе низкоскоростного двигателя, связанного с редуктором, где начальное положение определяется временем, установленным на механическом рычаге. После подачи напряжения мотор начинает вращаться и медленно поворачивает рычаг, пока он не достигнет положения активных контактов, замыкающих цепь. Это завершает обратный отсчет времени задержки. Такие реле могут обеспечивать задержку времени до нескольких минут.
-Электронные реле времени обычно используют различные полупроводниковые устройства, такие как транзисторы и конденсаторы, где время задержки определяется выбором различных аналоговых или цифровых схем. Часто применяются интегральные схемы или микропроцессоры, что позволяет им выполнять функции таймеров.
-Пневматические реле времени регламентируют задержку за счет работы воздушного клапана, управляемого электромагнитным приводом.
При подаче напряжения на соленоид воздух перекачивается между двумя камерами через установленное регулирующее отверстие. Размер этого отверстия отдельно регулируется и изменяет скорость откачивания, тем самым управляя временной задержкой. Когда воздух прокачан, соответствующий реле срабатывает, замыкая микровыключатель и заканчивая процесс прокачивания.
-Механические реле времени приводятся в действие пружиной, активируемой электромагнитом.
Эти механизмы работают по принципу анкерного или часового механизма и активируются только тогда, когда время, установленное на шкале, истекает. Некоторые из таких реле могут использоваться в мощных выключателях с напряжением от 0,4 до 10 кВ.
В этом контексте значительное влияние на работу механизма оказывают силы тока в обмотке, которая отвечает за натяжение пружины в момент ее работы. В конце этого процесса механизм активируется автоматически, выполняя функции тепловой защиты от перегрузки.
Также учитывается зависимость от температуры окружающей среды, что важрий аспект для многих производственных процессов.
