На валу имеется кулачковая шайба, которая воздействует на контактную систему выключателя. Когда вал двигателя поворачивается в определенное положение, кулачковая шайба активирует контакты выключателя.
Что такое датчик: как выглядит, как работает
Специальные устройства — сенсоры (датчики, детекторы) используются для контроля работы различных систем. Конкретные типы датчиков используются для различных типов оборудования и оснащены необходимыми функциями и опциями. При покупке или замене устройства необходимо учитывать специфические функции и принципы работы новой модели.
Датчик — это электронное или электромеханическое устройство, которое преобразует ударную силу в электрические импульсы (сигналы) через один или несколько преобразователей.
Он выглядит как мешок, закрытый на шнурок. Эти устройства располагаются на различных расстояниях от обслуживаемого объекта или системы. Все зависит от длины кабеля или радиосигнала.
Базовое устройство и принцип работы
В зависимости от характера регистрируемых результатов, эти устройства являются
- Контакт с механическим воздействием. Впечатляющим представителем этого типа является концевой выключатель — датчик, ограничивающий движение рабочего механизма.
- Переключатели доступа. Они работают с различными принципами обнаружения сигналов, такими как магнитный, оптический или микроволновый.
Каждое устройство имеет свои особенности, которые определяют сферу его применения. Например, бесконтактные оптоэлектронные детекторы работают на больших расстояниях от объектов. Другие используются только на ограниченных расстояниях.
Задачи и функции
Основной задачей детектора является передача исследуемых параметров на специальный приемник для последующей обработки сигнала. Он также следит за рассматриваемым объектом и измеряет его характеристики в определенных пределах. Имеются многофункциональные модели, которые фильтруют и предварительно обрабатывают необходимые параметры.
Датчики являются частью технической системы для измерения, настройки и конфигурирования объектов.
Устройство преобразует данные. окружающей среды (давление, температура, частота, скорость), которая контролируется электрическими, пневматическими или оптическими импульсами. Это создает формат, пригодный для передачи на приемник и обратно для дальнейшей обработки, хранения и записи информации.
Пожарные извещатели настроены на анализ инфракрасных импульсов пламени в различных спектральных областях. Эти устройства используются на открытых пространствах, а также в помещениях с высоким уровнем дыма и теплообмена, где тепловые извещатели не подходят.
Общие сведения о датчиках
Английское название датчика происходит от латинского «sensus» — способность воспринимать чувства, эмоции и «раздражители». Эта способность является одним из наиболее универсальных свойств живых и неживых систем, позволяя им реагировать на внешние воздействия.
Сегодня эстетика — это наука о датчиках — физика, химия, биология, информатика, электротехника, теплотехника, электроника, оптика и другие отрасли.
Что такое датчик?
Общее определение выглядит следующим образом.
Датчик — это устройство, которое обнаруживает и реагирует на сигналы или внешние воздействия.
Однако это очень широкое определение и включает в себя практически все сенсорные элементы, от человеческого уха до замков.
Если мы говорим о человеческих системах, особенно автоматизированных, а не обо всех системах, то определение нужно немного сузить.
Датчики — это устройства, которые обнаруживают внешние воздействия и реагируют на них изменением своих электрических сигналов.
Здесь внешнее воздействие обычно представляет собой измеряемую особенность объекта, его характеристики или качества, которые должны быть восприняты и преобразованы в электрический сигнал.
В некоторых случаях вместо термина «внешний эффект» используется термин «измеренный размер».
Датчик состоит из двух частей: чувствительного элемента (детектора) и преобразователя, как показано на схеме. Детектор иногда называют головкой датчика.
Выход датчика — это реакция датчика на внешнюю силу, которую преобразователь выдает в виде электрического сигнала, пригодного для идентификации и обработки системой.
Необходимы датчики.
Задача датчика — обнаружить внешнюю силу, отреагировать на нее и преобразовать ее в электрический сигнал, совместимый с измерительной схемой. По сути, датчики преобразуют физические величины в электрические сигналы.
Или, если обратиться к миру людей, датчики — это глаза, нос и уши АСУ. Но помимо этого, в отличие от людей, для работы ASU требуется больше данных, и эти данные должны быть более точными.
Например, человеку не нужно знать точную температуру. Он управляет «теплыми» и «холодными» ценами. Но, конечно, такой точности недостаточно для процесса. Поэтому необходимы датчики, измеряющие температуру с точностью до градуса, в некоторых случаях с точностью до десятых долей градуса или сантиметра.
Электрические датчики.
Все датчики можно разделить на две основные группы.
Электромагнитные датчики, как следует из их названия, измеряют и преобразуют электрические величины. ток, напряжение, сопротивление, частота и т.д. Эти датчики широко используются в системах автоматизации.
Датчики для неэлектрических переменных.
В эту группу можно включить все другие датчики, измеряющие неэлектрические характеристики.
Иногда их называют датчиками физических величин. Однако это не совсем верно, поскольку электрические свойства также являются физическими величинами.
Классификация датчиков
Датчики могут быть классифицированы (сгруппированы) по ряду свойств. И это можно сделать разными способами и с разной степенью детализации. Классификация может быть, например, следующей.
- По характеру входной цены все датчики можно разделить на электрические, гидравлические и пневматические. Самый распространенный тип — электрический.
- В зависимости от характера измеряемой (преобразуемой) входной величины доступны следующие датчики: смещения, температуры, уровня, расхода, положения, скорости, ускорения, давления (или силы), частоты, светового потока, деформации и химического состава.
- Электрические датчики отличаются следующими типами переменного выхода
- Параметрический (пассивный): контролируемое количество преобразуется в изменения параметров, таких как электрическое сопротивление, индуктивность и емкость.
- Генераторы (активные): управляемые переменные преобразуются в изменения заряда, напряжения или тока (термопары, фотопары, пьезодатчики).
- Датчики сопротивления: потенциометры, вольтметры, терморезисторы, фоторезисторы,.
- Индуктивные и интерактивные индуктивные датчики: индуктивные, селсиновые, микросиновые, ротационные трансформаторы.
- Магнитная индукция: исследование и тахионность переменного тока, емкостные датчики.
- Путем промежуточного преобразования энергии.
- Путем немедленного преобразования энергии.
Принципы работы датчиков
Я уже кратко объяснил принципы работы сенсора (Принципы действия). Здесь вы видите подробности. Таким образом, в соответствии с принципами действия, датчики можно разделить на следующие группы
- Резистивные датчики. Принцип действия — изменение сопротивления в зависимости от значения измеряемой величины.
- Потенциометры (переменные резисторы). Эти преобразователи чаще всего используются для определения положения (например, положения рабочего стола свежего двигателя).
- Вольтметры (тензодатчики). Обычно используется в измерительном оборудовании.
- Терморезисторы, терморезисторы. Используется для измерения температуры.
- Копии. Используется для измерения освещенности.
При выборе следует проверить диапазоны допусков, которые представляют собой набор функций, допустимых для конкретного прибора. Например, диапазон погрешности, отклонение (±).
Датчик включения света
Устройства управляют включением и выключением электрических светильников в зависимости от степени освещенности пространства. Модели датчиков различаются по конструкции, назначению и способу установки.
Устройство следует использовать там, где помещение в течение дня освещается преимущественно естественным светом. Например, в коттеджах, возле дорог, витрин магазинов, автомагистралей и т.д.
Типы датчиков освещенности и особенности установки
В зависимости от назначения предлагаются модели как для наружного, так и для внутреннего применения. Модели для наружного применения имеют улучшенные системы защиты установки от проникновения пыли и влаги. Наружные датчики обычно оснащены корпусом, который защищает от влаги, предотвращая попадание росы, дождя и снега внутрь устройства. Современные модели не теряют своей чувствительности к температуре окружающей среды ниже нуля (до -25 oC).
Принцип их работы прост: когда устройство обнаруживает недостаточное освещение, например, в сумерках, оно посылает сигнал на включение света. Напротив, когда солнечные лучи достигают фотоэлемента, контроллер выключает свет.
Ανάλογα με τη θέση εγκατάστασης, οι αισθητήρες λυκόφωτος χωρίζονται σε συσκευές που εγκαθίστανται σε πίνακα, καθώς και σε ελεύθερα μοντέλα. Регулятор освещения — это с помощью встроенного фотоэлемента или внешнего детектора светового потока.
Η τεχνική τεκμηρίωση των συσκευών αναφέρει τα συνιστώμενα ύψη τοποθέτησης, αλλά το εύρος πρέπει πάντα να είναι μεγαλύτερο από τοποθέτησης, διαφορετικά θα μειωθεί η ευαισθησία των αισθητήρων.
Συμβουλές για την επιλογή αισθητήρων φωτός.
Κατά την επιλογή μιας συσκευής, το μέγιστο φορτίο ισχύος δεν πρέπει να είναι μικρότερο από τη συνολική ισχύ που καταναλώνουν τα φωτιστικά σώματα. Διαφορετικά, ο αισθητήρας θα αποτύχει πολύ γρήγορα. Οι ειδικοί συμβουλεύουν να επιλέξετε έναν ελεγκτή φωτισμού με απόθεμα χωρητικότητας φορτίου τουλάχιστον 15% της συνολικής ισχύος όλων των συσκευών που είναι συνδεδεμένες σε αυτόν.
Για εξωτερικούς χώρους, είναι καλύτερο να επιλέξετε μια συσκευή με γωνία θέασης 180° ή μεγαλύτερη. Ωστόσο, αν περνούν συχνά άνθρωποι ή αυτοκίνητα, μπορεί να προκύψουν ψευδείς συναγερμοί, οπότε είναι λογικό να επιλέξετε ένα σύστημα με ρυθμιζόμενη ευαισθησία αισθητήρα.
Датчик пожарной сигнализации
Современные пожарные извещатели могут быстро обнаружить первые признаки пожара. Извещатели являются важным элементом комплексов противопожарной защиты общественных и частных домов.
Типы пожарных извещателей
В зависимости от принципа действия устройства можно разделить на температурные, дымовые и пожарные извещатели. Дымовые извещатели могут быть основаны на принципе действия.
Первый тип устройств основан на измерении ионных токов. Когда продукты сгорания попадают в измерительную камеру, ионный ток уменьшается, и прибор подает сигнал, когда он превышает заданное значение. Преимущества ионизационных дымовых извещателей:.
Несмотря на очевидные преимущества, эти детекторы редко используются в бытовых условиях, так как требуют особых мер безопасности из-за своего радиоактивного излучения.
Оптические пожарные извещатели чаще всего используются в жилых и общественных зданиях. Эти устройства реагируют на изменение прозрачности воздуха в результате попадания частиц дыма. Таким образом, детекторы чувствительны к концентрации частиц дыма. Оптические датчики могут немедленно обнаружить обычный серый дым на ранних стадиях горения. Недостатком этой технологии является то, что чувствительность датчика снижается при появлении черного дыма, который поглощает инфракрасное излучение.
Терморегуляторы реагируют на изменение температуры в помещении. Они эффективны, когда дыма мало или нет вообще, или когда в воздухе содержится высокая концентрация аэрозолей (пар, пыль).
Пожарные извещатели настроены на анализ инфракрасных импульсов пламени в различных спектральных областях. Эти устройства используются на открытых пространствах, а также в помещениях с высоким уровнем дыма и теплообмена, где тепловые извещатели не подходят.
Датчик утечки воды
Статистика показывает, что сумма ущерба от утечки воды может быть в три раза выше, чем в случае взрыва. Такие происшествия требуют не только замены сантехники, но и ремонта квартиры, от обивки и напольного покрытия до новой мебели. Своевременная установка датчиков утечки позволяет избежать значительных финансовых затрат.
Главное преимущество этих систем заключается в том, что утечки можно предотвратить и остановить на ранней стадии. Современные контроллеры могут мгновенно реагировать на сигнал и автоматически перекрывать подачу воды. Системы могут быть установлены в любом месте, где существует риск несчастных случаев, например, в квартирах, магазинах, ресторанах, административных и общественных зданиях.
Принцип работы
Основные компоненты устройства следующие
Когда датчик подвергается воздействию влаги, он посылает сигнал на блок управления, который, в свою очередь, передает напряжение питания на другие устройства. Основная функция устройства — перекрытие подачи воды в случае утечки. Привод обеспечивает звуковую сигнализацию в случае возникновения аварийной ситуации.
Детали установки.
Датчик устанавливается непосредственно там, где существует риск утечки.
Несмотря на небольшой размер устройства, под контролем системы одновременно могут находиться до 20 помещений. Может быть установлена как во время, так и после ремонта.
Датчики утечки поставляются с электрическими шариковыми приводами различных размеров. Как правило, устройства диаметром 175 мм устанавливаются в трубах горячей и холодной воды. При значениях диаметра 200 мм рекомендуется устанавливать такие устройства для систем отопления. Оборудование с шаровыми кранами большего диаметра используется для защиты котла и центральной системы водоснабжения.
Основные требования, которым должны отвечать преобразователи сдвига: высокая точность измерения и контроля перемещений, скорость реакции, устойчивость к помехам, низкие нелинейные и 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 зависимости от приложенного внешнего стимула. Например, вольтметр.
Вольтметры.
Когда такой датчик активируется, ударная волна преобразуется в электрический сигнал, который передается на считывающее устройство.
Пассивные датчики.
Пассивные датчики — это тип датчиков, которые производят выходной сигнал без внешнего источника возбуждения.
Дополнительный ток или напряжение не требуются. Например, термопара, которая вырабатывает значение напряжения, соответствующее приложенному теплу.
Температурные датчики.
Не требует внешнего источника питания.
Также датчики подразделяются на
Аналог.
Аналоговые датчики — это датчики, которые генерируют непрерывный сигнал с аналоговым выходом относительно времени.
Производимый аналоговый выходной сигнал пропорционален входному сигналу. Обычно в качестве выходного сигнала используется аналоговое напряжение в диапазоне 0-10 В или ток.
Аналоговые датчики Arduino
Примерами физических параметров для непрерывных сигналов являются температура, мощность, давление и перемещение. Примером может служить аналоговый датчик линии Arduino.
Цифровой.
Цифровые датчики — это датчики, которые вырабатывают дискретный выходной сигнал.
Дискретные сигналы 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 быть в виде логической 1 или логического 0 (вкл/выкл).
Цифровой датчик состоит из датчика, кабеля и передатчика. Измеренный сигнал преобразуется в цифровой сигнал внутри самого датчика без каких-либо внешних компонентов. Кабели используются для передачи данных на большие расстояния. Примером цифрового кодера является энкодер.
Кодировщик.
Он состоит из цифрового светодиода и фотодиода и используется для генерации цифрового сигнала для измерения скорости вращающегося вала. Диск соединен с вращающимся валом. Вокруг вращающегося вала имеется прозрачная щель. Когда вал быстро вращается, диск вращается вместе с ним.
Принцип работы энкодера.
Сигнал от светодиода проходит через щель и регистрируется фотодиодом. Выходным сигналом является либо логическая 1, либо логический 0. Выходной сигнал проходит через измерительный прибор и отображается на ЖК-дисплее.
Сегодня существует огромное количество датчиков различного назначения, и с каждым годом датчики становятся все более совершенными. В настоящее время существует все большее количество программируемых датчиков, которые можно калибровать и программировать для различных типов измерений.
Эти датчики обычно поставляются с достаточно подробными инструкциями, включая схемы подключения и процедуры настройки и программирования датчика.
Ультразвуковые датчики могут быть включены в блоки обнаружения, которые особенно полезны для измерения уровня жидкости в высоких резервуарах или в устройствах, измеряющих отдельные значения уровня.
Разновидности датчиков
Классификация датчиков очень широка. Давайте обсудим наиболее распространенные типы датчиков, используемые повсеместно.
Почти все детекторы основаны на сенсорных элементах, которые реагируют на определенные параметры и сопутствующие процессы в окружающей среде.
Например, элементы обнаружения включают.
- Световые лучи, лазеры (датчики скорости) и
- Сопротивление, изготовленное из специального сплава, который изменяет свое сопротивление при определенной температуре. Приемник подает на него небольшой ток и отслеживает изменение (детектор NTC PTC); и
- Сварочные швы из различных сплавов (термопары) реагируют, производя электромагнитные напряжения и небольшие токи при определенных температурах, изменения этих явлений регистрируются приемником.
- Биметаллические пластины, которые изгибаются при нагревании для размыкания и замыкания контактов.
- Элементы вольтметра, которые контролируют давление и изменяют свое электрическое поведение при приложении определенных усилий
- Магниты, которые
- Плавучий,.
- С помощью химических реактивов.
В зависимости от измеряемой величины и характера входной величины, датчики могут быть
- Для механического (линейного, углового) движения, a
- Духовный,.
- Расходомеры,.
- Скорость, ускорение, ускорение, ускорение.
- Давление, сила.
- Температура,.
- Газы — загрязнение среды (воды, воздуха),.
- Химические вещества.
Сортировка по размеру вывода. Генерирует считываемый сигнал, т.е. входные импульсы тестового носителя преобразуются в.
- Постоянный ток/ускорение, его частота (АДР или напряжение)
- Сопротивление (активное, индуктивное, емкостное и т.д.), и
- Это могут быть другие формы передачи информации (свет, радиосигналы, звук).
Большинство датчиков являются электрическими, так как это наибольшее сочетание преимуществ.
- Электрические сигналы легко передаются на большие расстояния, а скорость передачи практически мгновенна.
- Гибкость — другие количества, которые могут быть преобразованы в электроэнергию, и наоборот.
- Предельная точность, как
- Данные могут быть преобразованы в цифровой код, что позволяет повысить чувствительность, ускорить работу и улучшить контроль.
Занятия.
Типы датчиков делятся на три категории
- Аналоговые — аналоговые сигналы, которые выводятся в ответ на поток входных данных, и
- Цифровой (электронный) — производит последовательность сигналов, и
- Двоичный — выводит информационные слова на основе двоичных кодов. Они генерируют сигналы включения/выключения, 0 или 1, да/нет, двухуровневые сигналы включения/выключения. Они широко используются из-за своей простоты и могут быть двух вышеперечисленных типов.
В начале эксплуатации
- Генератор. Неэлектрические управляемые или регулируемые сигналы преобразуются в ЭМС. Внешний источник энергии не требуется, так как они сами являются источником ЭМС (например, термопары). Подтип.
- Термоэлектрический принцип, регистрируемый приемником (электрические параметры изменяются в ответ на изменение температуры), с использованием
- Прессованный,.
- Гальваника,.
- Тахометры (различные скорости вращения исследуемого объекта вызывают изменения в электрических параметрах датчика),.
Угловые энкодеры — это устройства, предназначенные для определения угла поворота вращающегося объекта (оси) путем преобразования угла поворота в электрический сигнал. Они имеют множество применений и широко используются в промышленности, робототехнике и машиностроении. Их можно разделить на несколько типов:.
Конструкция герконов
Существующие стержневые выключатели имеют аналогичную конструкцию, с незначительными различиями в деталях. Все они состоят из герметичной стеклянной лампы с парой контактов из сверхметаллического сплава внутри. Они покрыты тонким слоем драгоценного металла для повышения надежности срабатывания. Их внешние компоненты или кабели используются для подключения устройства к рабочей цепи. Внутренняя часть колбы заполняется инертным газом или выводится воздухом. Это увеличивает срок службы коммутационного изделия и повышает коррозионную стойкость металла.
Принцип действия
Чтобы активировать геркон, вокруг него должно быть создано магнитное поле соответствующей напряженности. При этом не имеет значения, является ли источником полевой структуры электромагнит или соответствующая константа. Под действием магнитного поля контакты намагничиваются и притягиваются друг к другу, превышая собственную упругость.
Контактные детекторы измеряют и контролируют силу, движение, температуру, размер объекта и контролируют его форму.
Бесконтактные выключатели могут работать как от постоянного, так и от переменного тока.
В зависимости от диапазона измерения это могут быть как одиночные, так и множественные предельные датчики. Последние используются для измерения величин, которые изменяются в широких пределах, а участки резистора R в цепи последовательно замыкаются.
Контактные датчики широко используются в современных транспортных средствах.
Давайте рассмотрим некоторые из них.
Аварийные датчики
Датчики перегрева охлаждающей жидкости
Принцип работы. Датчики перегрева охлаждающей жидкости используют способность термической металлической пластины изгибаться при нагревании (пластина состоит из двух слоев металла с различными значениями коэффициента линейного расширения).
Пластина термометра может быть прикреплена к корпусу датчика либо с одного конца (рис. A), либо с обоих концов (рис. B).
В первом случае подвижные контакты расположены на свободном конце пластины. В последнем случае толкатель перемещается при прогибе пластины.
Рис. Принцип работы датчиков перегрева охлаждающей жидкости:.
a — термометаллическая пластина с консольной опорой — b — термометаллическая пластина с жесткими опорами на обоих концах, с
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 — толщина 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 соединен с неподвижным контактом 6, который обеспечивает включение вентилятора.
При снижении температуры охлаждающей жидкости биметаллическая пластина охлаждается, прогиб уменьшается, кран со скользящими контактами перемещается в исходное положение и размыкается цепь питания вентилятора охлаждения.
Датчик аварийного давления масла
Принцип работы. Принцип работы аварийных гидравлических датчиков основан на способности резиновых элементов деформироваться под воздействием давления окружающей среды. В качестве упругого элемента в датчике используется мембрана, но в отличие от гидрометров, она плоская, а не гофрированная. Плоские мембраны менее чувствительны, чем гофрированные, но их легче создавать.
(В общем, смотрите, как подключать датчики в руководстве пользователя датчика))) решил включить этот раздел в статью — для тех, у кого нет опыта общего развития.
Датчики механических величин
Датчики движения.
Предназначен для предоставления информации о линейном и угловом движении, скорости, ускорении, силах и моментах.
Основные требования, которым должны отвечать преобразователи сдвига: высокая точность измерения и контроля перемещений, скорость реакции, устойчивость к помехам, низкие нелинейные и нелинейные характеристики.
В соответствии с физическими принципами работы инверторы можно разделить следующим образом
- Фотоэлектрические (оптоэлектронные) — используют явление периодического изменения освещенности (датчики имеют канал нулевого импульса — принцип отсчета и могут использоваться как датчики положения при наличии измерителя).
Они обладают самой высокой точностью среди всех существующих преобразователей, самым высоким разрешением, высокой чувствительностью и скоростью, простой и надежной конструкцией, компактностью и т.д.
Недостатками фотоэлектрических датчиков являются чувствительность к внешним источникам излучения, недостаточная стабильность и надежность.
- Емкостные (основаны на явлении периодического измерения емкости) и пьезоэлектрические (основаны на явлении появления зарядов на поверхности определенных материалов)
- Электромагнитные (например, основанные на эффектах индуктивных или взаимоиндуцированных изменений).
Электромагнитные индуктивные датчики уступают емкостным датчикам по чувствительности и линейности, но превосходят их по выходной мощности и надежности в производственных условиях.
- электроакустические (например, основанные на явлении изменения энергии в поверхностных акустических волнах); и
- Реостаты (используют эффект линейного изменения сопротивления), и
- Лазеры (символические).
Генераторы постоянного и переменного тока используются в регулируемых электроагрегатах средней и большой мощности с низкой точностью регулирования скорости. Низкие пульсации и пульсации полюсов, высокая линейность и стабильность.
Датчики скорости.
Электромеханические реле контроля скорости работают по принципу асинхронного двигателя. Реле контроля скорости полезно использовать при автоматизации процесса торможения. Их удобно использовать, когда двигатель должен быть отключен от сети после того, как скорость упала до нуля.
Датчики скорости (тахогенераторы) предназначены для изменения скорости вращения валов двигателей или исполнительных механизмов на рабочих машинах.
В соответствии с их устройствами:.
-Тахогенераторы постоянного тока — с возбуждением от независимого источника или постоянного магнита.
— Тахогенераторы переменного тока имеют две обмотки, обмотка возбуждения подключается к сети питания и используется для создания магнитного потока тахогенератора, другая обмотка — измерительная, напряжение на выходе этой обмотки пропорционально скорости тахогенератора.
— Синхронные тахогенераторы — маломощные однофазные синхронные генераторы. Он имеет ротор в виде многополюсного постоянного магнита. При его вращении создаваемое им магнитное поле проходит через катушку статорных обмоток, создавая ЭДС, пропорциональную скорости вращения. Поэтому напряжение на выходе статорной катушки пропорционально скорости вращения ротора.
Датчики переменных параметров процесса
Датчик температуры
Выбор датчика технологических переменных определяется диапазоном изменения температуры и условиями эксплуатации. Для измерения температуры используются термопары, терморезистивные устройства, полупроводниковые датчики и пирометры.
Термопара — (термоэлектрический преобразователь) — это пара проводников из разных материалов, соединенных на одном конце и являющихся частью устройства, использующего термоэлектрический эффект, применяемого для измерения температуры.
Термометры сопротивления — используют эффект изменения электрического сопротивления проводника при изменении температуры. Платиновые термометры используются в промышленности.
Термисторы, разновидность термометров сопротивления, изготавливаются путем спекания смеси металлических сплавов, образующих керамику с большим отрицательным температурным коэффициентом. Металлопленочные резисторы имеют более широкий температурный диапазон, чем термисторы, но примерно в 10 раз более чувствительны, чем термисторы, хотя их линейность выше.
Если возможно только визуальное наблюдение за рассматриваемым процессом, для измерения температуры используется оптический пирометр. В этом случае диапазон измеряемой температуры ограничен диапазоном спектральной чувствительности датчика.
Один из современных методов измерения температуры основан на использовании транзисторов со смещенным вперед базовым переходом. В диапазоне рабочих температур +-100 c погрешность измерения составляет всего 0,1 C.
Измерители давления и расхода
В прошлом потенциометрические приборы использовались для измерения давления и расхода жидкостей или газов. Низкая стоимость и высокое выходное напряжение обеспечили широкое применение этих устройств в простых схемах. Однако их недостатком является высокая чувствительность к ударам и вибрациям, а также значительные погрешности из-за их механической конструкции, приводящие к нелинейным характеристикам движения, что ограничивает применение данного типа приборов.
Для устранения недостатков, присущих потенциометрическим датчикам давления, был разработан бесконтактный вольтметр. Они имеют стандартную точность 0,5% от утопленной измерительной шкалы, что является значительным улучшением точности и стабильности. Их уровни выходного напряжения находятся в милливольтовом диапазоне, поэтому за ними обычно следует предусилитель. В отличие от других бесконтактных датчиков, твердотельные вольтметры устанавливаются непосредственно на мембрану датчика давления и поэтому не требуют механических соединительных компонентов. Диапазон частот и чувствительность к вибрации идентичны бесконтактным датчикам.
Поток жидкости измеряется датчиками перепада давления или механическими твердотельными датчиками (например, турбинами).
Дифференциальные манометры различных систем используются для измерения таких параметров процесса, как подача жидкости, газа или пара, дифференциальное давление, избыточное давление, вакуум (ток) и уровень жидкости в открытых или находящихся под давлением резервуарах.
К механическим контактным расходомерам относятся турбинные и гироскопические преобразователи, измеряющие скорость потока по угловому моменту, охлаждаемые термоэлектрические преобразователи скорости, датчики, измеряющие скорость по электрическому сопротивлению, и b-скоростные датчики, измеряющие скорость потока.
Датчики времени.
В качестве датчиков в схемах управления реле-ассемблера, использующих начало времени, используются различные таймеры — электромагнитные, моторные, электронные, стационарные и механические.
Прецизионные устройства синхронизации используются в твердотельных схемах управления.
-В приложениях постоянного тока используются электромагнитные реле (с электромагнитной редукцией). В дополнение к постоянной обмотке эти реле имеют дополнительную катушку короткого замыкания, состоящую из медной гильзы. Когда основной поток увеличивается, во вспомогательной обмотке возникает ток, препятствующий увеличению основного тока. В результате результирующее увеличение потока замедляется, а время движения якоря уменьшается, что приводит к задержке времени, когда якорь становится активным.
Этот тип реле времени обеспечивает задержку времени срабатывания от 0,07 с до 0,11 с и задержку времени срабатывания от 0,5 с до 1,4 с.
Мотор (электромеханическое реле времени) — на основе специального низкоскоростного двигателя и высокоскоростного редуктора, с рычагом на выходном валу, начальное положение которого определяется шкалой времени реле. Запуск синхронизации соответствует подаче напряжения на двигатель, который начинает вращаться и медленно поворачивает рычаг на валу коробки передач. Через заданное время, определяемое начальным положением рычага, он достигает вспомогательных контактов и замыкает их. Это активирует выходное реле и отключает двигатель на одном из контактов. Это завершает обратный отсчет времени задержки. С такими реле время доставки может достигать нескольких минут.
-Электронные реле времени обычно используют различные полупроводниковые элементы (чаще всего транзисторы) и конденсаторы, время разряда или заряда и различные аналоговые или цифровые схемы в цепи. Обычно это интегральные схемы или цифровые логические устройства (таймеры). Также распространены реле времени на основе микропроцессорной технологии.
-Пневматическое реле времени.
Временная регулировка обеспечивается работой воздушной заслонки (пневматической), управляемой электромагнитом.
Когда напряжение питания подается на соленоид (момент запуска), воздух перекачивается из одной камеры реле в другую через дроссельное отверстие. Размер этого отверстия, а следовательно, скорость откачки и временная задержка реле, регулируется иглой, положение которой регулируется регулировочной гайкой. В конце процесса прокачки воздуха через отверстие настроенное реле активирует микровыключатель, который определяет окончание отчета о временной задержке.
-Механические реле времени имеют замедлитель в виде якорного механизма, управляемого электромагнитом.
Реле времени с анкерным или часовым механизмом приводятся в действие пружиной, приводимой в действие электромагнитом, и контакты реле активируются только тогда, когда анкерный механизм отсчитал время, установленное на шкале. Один из типов таких реле используется в мощных выключателях с напряжением от 0,4 до 10 кВ (для токов в сотни или тысячи ампер). Он состоит из механизма редукции и токовой обмотки, которая приводит в действие пружину. Скорость работы механизма зависит от затяжки пружины, то есть от силы тока в обмотке. В конце хода механизм активируется автоматическим блоком и выполняет функцию тепловой защиты от перегрузки. Температура окружающей среды регулируется.
