Коротко о некоторых датчиках , применяемых на производстве.

 

Индуктивный датчик приближения.

 

 

                      Состоит из чувствительного элемента и электронного преобразователя. В зависимости от расстояния до объекта изменяется индуктивность. Затем это изменение преобразуется в электрический сигнал. Катушка и ферритовый сердечник являются чувствительным элементом. Эта катушка входит в состав резонансной LC цепи генератора электромагнитных колебаний.
Если в активной зоне появится объект обладающий электрической проводимостью, то за счет вихревых токов в объекте произойдет ослабление магнитного поля чувствительного элемента и как следствие уменьшение амплитуды колебаний генератора.

 

 

                     Таким образом компаратор переключится и выдаст переключающий уровень сигнала на выходе. Внешний вид индуктивного датчика приближения:

 

 

                            Индуктивные датчики приближения оцениваются расстоянием , на котором включается датчик и на котором датчик выключается. Обычно датчики питаются постоянным током и напряжением 24В.

Датчик Холла.

                    Преобразует магнитную индукцию в выходное напряжение. Ниже (на рисунке) приведен датчик с номинальным управляющим током в 3 мА.

 

 

                  Датчики Холла основаны на возникновении силы Лоренца, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Ток проходит через полупроводник ,который находится в магнитном поле. На полупроводнике возникает падение напряжения.
Вектор магнитной индукции перпендикулярен направлению тока.

Тензодатчик.

                    Измеряет упругие деформации (растяжения, сжатия). Для автоматического контроля этих параметров используются проволочные , полупроводниковые тензодатчики.

 

 

При воздействии на датчик изменяется сопротивление :

 

 

                         Полупроводниковые тензорезисторы представляют собой тонкие полоски из кремния либо германия. На концах полоски расположены контактные площадки. Наиболее распространенной схемой включения тензорезисторов является мостовая схема. На базе тензорезисторов выпускаются датчики измерения линейных ускорений, избыточных давлений, крутящих моментов. Датчик выполняется в одном корпусе с усилителем ,чтобы получить на выходе нормированный сигнал.

Емкостной датчик.

                     Реагирует на непроводящие элементы: стекло, пластмассы, дерево.

 

 

                        При приближении объекта увеличивается емкость. Генератор возбуждается и выдает колебания. Компаратор переключается , отчего появляется сигнал на выходе датчика. Чувствительность определяется величиной изменения емкости, которая вызывает переключение датчика.

Термопара.

                  В основе лежит эффект Зеебека : в замкнутом контуре состоящем из двух разнородных проводников, возникает термо-э.д.с, пропорциональная разности температур спаев.

 

 

Термопары, применяются для преобразования температуры в э.д.с.

 

                  В зависимости от диапазона преобразуемых температур, термопары подразделяют на низкотемпературные (до 300 градусов Цельсия),среднетемпературные (до 1600) и высокотемпературные (свыше 1800 градусов Цельсия).

 

 

            1.Место для ввода проводов. 2. Крышка. 3. Корпус головки. 4.Защитный кожух.

                      Свободные концы температурного преобразователя подсоединены к контактным зажимам головки , а рабочий конец температурного преобразователя изолируется от защитного кожуха керамическим наконечником. Для обеспечения виброустойчивости термоэлемент герметизируется. В одном корпусе, кроме термоэлектричес¬кoro преобразователя (термопары) еще может расположен : усилитель, компенсатор температуры свободных концов термопары, аналого¬-цифровой преобразователь, оптронное устройство с гальванической развязкой, устройство линеаризации , преобразователь цифровоrо кода , токовый выходной сигнал в 0…5 мА или 4…20 мА . Всегда нужно иметь в виду, что термопара измеряет разницу температур 2-х спаев , а не абсолютную температуру одного из спаев.

Полупроводниковый датчик температуры.

Измеряет температуру в диапазоне примерно от (-55 град. Цельсия до +150 град. Цельсия). В основе работы полупроводниковых датчиков температуры лежит зависимость :

 

 

          К- постоянная Больцмана. T- абсолютная температура. q- заряд электрона. Is – ток зависящий от температуры и геометрии транзистора.

Фотоэлектрический датчик (оптический).

              Фотодатчики бесконтактны, не используют вредного радиоволнового или ионизирующего излучения. Фотоприемник фотодатчика выполняется из светочувствительного полупроводника, например арсенида галлия. В качестве источника света обычно используют светодиоды. Используются чаще всего там, где используется поточное производство , стоит задача бесконтактного измерения размеров тел, чтобы создать фотобарьер. К простым фотодатчикам относятся датчики, не имеющие встроенного вычислительного устройства или сложной оптики . Сложные датчики состоят из оптической системы ,фотоприёмника, приёмно-усилительного тракта, компаратора, цепи интерфейса.

 

 

           Основу оптического датчика приближения составляют излучатель света (светоизлучающий диод), приемник света (фотодиод или фототранзистор), электронный преобразователь и выходной каскад. В оптических датчиках используется инфракрасный и красный видимый свет. Интенсивность принимаемого излучения зависит от расстояния сканирования. Действует фотометрический закон:

 

 

                   Е-освещенность. Iv – сила света в канделах. r– расстояние от источника света (в метрах).

 

              Важнейшей характеристикой датчика является время реакции датчика на воздействие: время включения и время выключения.

 

Измерение угловых перемещений (аналоговый и цифровой способы).

Для этого в автоматике применяли сельсинную систему, содержащую сельсин-передатчик и сельсин-приемник.

 

 

          P-двухполюсная обмотки ротора . Ротор Р поворачивается внутри статора С. Статор имеет три обмотки, размещенные под углом 120 градусов. К ротору передатчика подводят переменное напряжение Uвх. В обмотках статора индуцируется переменное напряжение, распределяемое между обмотками в зависимости от угла  поворота ротора относительно статора. Это напряжение передается на обмотки статора сельсина-приемника и затем индуцируется в обмотке ротора как величина Uвых, зависящая от угла поворота ротора в сельсине-передатчике. Цифровые измерители перемещений преобразуют линейное или угловое перемещение в цифровой код.

Датчик линейных перемещений.

 

 

            1- растровая шкала. 2- индикаторная пластина (каналы считывания) .5-осветитель.6-фотоприемник. 7-осветитель.8-фотоприемник референтной метки. 9-осветитель.10-фотоприемник опорного сигнала. А –канал (считывания= шагу растра шкалы). В-канал (считывания= шагу растра шкалы) . Б- референтная метка. Г –метка опорного сигнала.          Линейное перемещение преобразуется в последовательность электрических сигналов. В этих сигналах содержится информация о величине и направлении перемещения. Происходит относительное перемещение растровой шкалы и индикаторной пластины.

Концевой выключатель.

 

 

                 На схемах контакты выключателя изображают в нормальном положении. Контакты выключателя при замыкании вибрируют (дребезжат ) прежде чем замкнуться. Поэтому для правильной оценки состояния выключателя применяют временную задержку в несколько миллисекунд.

Тахометр.

Измеряет угловую скорость.

 

 

                  Ротор соединен с объектом , скорость которого измеряется. При вращении генерируется выходное напряжение пропорциональное скорости вращения. Магниты создают магнитное поле. Напряжение снимается угольными щетками с низким сопротивлением.

Интеллектуальные датчики.

                  Интеллектуальный датчик состоит из чувствительного элемента, прецизионного аналогового преобразователя, аналого-цифрового преобразователя, центрального микроконтроллера и интерфейса выдачи сигнала. Прецизионный аналоговый преобразователь характеризуется коэффициентом усиления сигнала.

 

 

             В качестве интерфейса выдачи сигнала используется AS-интерфейс , для обмена данными между датчиками и контроллерами управления.

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code