Новости

Датчики. Классификация. Основные виды датчиков. Область применения

Работа добавлена:






Датчики. Классификация. Основные виды датчиков. Область применения на http://mirrorref.ru

15. Датчики. Классификация. Основные виды датчиков. Область применения.

Датчик (sensor)определяется как устройство, принимающее входной сигнал или возбуждение и отвечающее электрическим сигналом, в то время как преобразователь(transducer),это конвертер одного типа энергии в другую. В то же время, на практике эти термины являются взаимозаменяемыми.

Датчики, и связанные с ними цепи, используются для измерения различных физических свойств, например, температуры, силы, давления, потока, позиции, интенсивности света и др. Эти свойства задают возбуждение датчика, а его выход обуславливается и обрабатывается соответствующим измерением физического свойства.

Датчики не работают самостоятельно. Обычно, они являются частью большой системы, состоящей из формирователей сигнала и различных аналоговых и цифровых цепей обработки сигнала.Системойможет быть, например, система измерения, система сбора данных или система управления процессом.

Обзор  датчиков:

Большинство причин характеризующие технологические процессы имеют не электрический характер (температура, давление, влажность, скорость), поэтому в автоматических системах применяют разнообразные преобразования не электрической величины в электрическую – датчики.

Основным параметром датчика является – динамическая чувствительностьв: к=∆у/х∆ (∆у - изменение выходной величины, х∆ - изменение входной величины).

Дополнительные требования к датчикам:

  1. точность преобразования
  2. быстродействия

В настоящее время находят применение большое количество датчиков которыеклассифицируются:

-по входной величине: механические, термические, гидравлические, пневматические, оптические, акустические, радиоволновые.

- по принципу действия: параметрические, генераторные. Параметрические датчики преобразуют входную величину в параметры электрической цепи:R,C,L. Генераторные датчики преобразуют энергию входной величины в электрическую энергию.

Контактные, потенциометрические, индуктивные, емкостные датчики. Термисторы. Принцип действия. Область применения.

Параметрические:

Контактные датчики:предназначены для дискретных изменений механических перемещений. Он замыкает или размыкает электрическую цепь при перемещениях достигших заданной величины. Применяется в клавишных устройствах ввода информации, в системах контроля размера детали на конвейере. Конструкция датчика каждый раз зависит от конкретной задачи.

Недостатки:

невысокая надежность, загрязнение контактных соединений, большая инерцианальность. В последнее время в качестве контактного датчика широко применяются герконы (герметически магнито – управляемый контакт). Геркон выполнен в виде стеклянной герметизированном корпусе в который впаяны два пружинящих отрезка ферромагнитной проволоки под действием внешнего магнитного поля концы проволоки намагничиваются разноименно и притягиваются замыкая контакт. Герконы имеют высокую надежность при большом сроке службы.

потенциометрический датчик:служит для изменения угловых механических перемещений (реостаты включение по схеме потенциометра). Связав движок потенциометра с механическим чувствительным элементом – мембраной, поплавком, рычагом, можно контролировать давление, уровень жидкости, скорость потока воздуха и т. д.Достоинства: простота конструкции и возможность использования в цепях постоянного и переменного тока.Недостаток: наличие подвижного контакта, а отсюда низкая надежность и ограниченный срок службы.

Индуктивные датчики: это катушки, индуктивность которых меняется при изменении конструктивного параметра, применяется для измерения механических перемещений.Датчик состоит из катушки навитой на ферромагнитный сердечник и ферромагнитного якоря механически связанного с контрольным объектом. При смещении якоря меняется зазорL, отсюда меняется индуктивность цепи, при этом меняетсяL=>Rн=Lω, следовательно напряжение на нагрузке. Датчики такого типа изменяют малое перемещение от 0,01 до 0,3 мм. Для изменения больших перемещений нескольких мм, применяют датчики с якорем перемещающим внутри катушки. Индуктивные датчики широко применяются в системе обнаружения металлических предметов (миноискатели, системы обнаружения руды). В этих случаях датчик представляет собой катушку без сердечника включенную в колебательный контур нагрузки генератора, при появлении вблизи катушки металлического предмета, меняется ее индуктивность, при этом меняется частота генерации, что фиксируется измерительным прибором.Достоинства: высокая чувствительность.Недостаток: работает только на переменном токе.

Емкостный датчик: это конденсатор емкость которого меняется при изменении контрольной величины. Емкость конденсаторазависит:1.от размеров обкладок конденсатора 2. от расстояния между обкладками 3. от диэлектрической проницаемости среды между обкладками.Существует три разновидности датчиков:

1. с переменной рабочей площадью обкладок

2. с переменным расстоянием между обкладками

3. с переменной диэлектрической проницаемостью

Достоинства: высокая чувствительность, простота конструкций, малая инерционность.Недостаток: сильное влияние внешних электромагнитных полей (температура и влажность окружающей среды).

Терморезисторы ( термистор). Применяются металлические и полупроводниковые термисторы. Металлические термисторы имеют положительный температурный коэффициент сопротивления то есть при увеличении температуры их сопротивление увеличивается. Полупроводниковые термисторы обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.  Диапазон измерительных темпер. металлических термисторов зависит от применяемого металла. Платиновые т.            –200+600с0, медные т. – 50 +150. Точность измеряется:  пластиновые термис. + -0,1с0, медные + -1с0. при измерении более высоких температур термистор окисляется. В зависимости от применения термисторы имеют различную конструкцию, нити, спирали, катушки и т. д.Недостаток металлических термисторов: большая инерционность от 1 до10 сек. Полупроводниковые тер. имея диапазон измерительных температур от –100 до+120, они обладают высокой чувствительностью и малой инерционностью.Применяются: для измерения температур, мощности, для температурной компенсации измерительных приборов

Полупроводниковые датчики. Принцип действия. Область применения.

Полупроводниковые датчики бывают: без р-n перехода (терморезисторы: применяется для измерения температуры, мощности, температурной компенсации измерительных приборов и схем с транзисторами,фоторезистор: годятся для работы при низкой освещенности), с однимp-n переходом (вентильный фотоэлемент, фотодиод: силовое преобразование лучистой энергии, солнечная батарея: преобразует световую энергию в электрический ток), с двумяp-n переходами (фототранзистор: применяется для дополнительного усиления первичного фототока).

Принцип действия основан на использовании свойств полупроводников.

Фоторезистор-включенный в цепь источника постоянного или переменного напряжения он изменяет величину электрического сопротивления в зависимости от уровня освещенности, также изменяет величину тока в цепи.

Терморезистор – при повышении температуры на каждый градус сопротивление его уменьшается на несколько процентов.

Вентильный фотоэлемент – имеет запорный слой, генерирует ЭДС под действием падающего на него света.

Фотодиод – при его освещенности возрастает проходящий через него ток.

солнечная батарея– применяется в основном для питания космической техники.

Фототранзистор –управление тока эмиттера производиться путем освещения области базы светом, концентрация носителей увеличивается при этом избыточные носители оставаясь базе придают ей заряд, что  еще больше увеличивает ток коллектора.

Генераторные датчики. Принцип действия. Область применения.

1.термопара (применяется для измерения температуры). Принцип действия основан на использовании эффекта возникновения ЭДС, при нагревании контактной пары из 2 разнородных металлов. Состоит из двух термо электродов из разных металлов, одни концы спаяны и место спая помещается в область контролируемой температуры, диапазон измерительных темп. зависит от свойств металлов, используются тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, можно контролировать температуру до 20000с. максимальное значение выходного напряжения до 50 Мв.Недостаток: большая инерцианальность (несколько сек.)

2.пьезоэлектрический датчик. Изготавливается из кварцевой пластины на противоположные стороны которой напыляются электроды с выводами. При сжатии пластины на ее поверхности образуются электрические заряды, величина заряда пропорциональна сжимающей силе.Применяется: для изменения давления и вибрации.Достоинства: безинерционность.

3. фотодиоды и фототранзисторы. В работе датчиков используется явление фотоэффекта. Достоинства: высокая чувствительность, малые размеры и отсутствующие механические связи с измеряемым объектом. Недостаток: большая зависимость характеристик датчика от температуры окружающей среды.

Датчики. Классификация. Основные виды датчиков. Область применения на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Резьбовые соединения. Основные типы резьбы, их сравнительная характеристика и область применения. Классификация резьб

2. Реферат Область применения и классификация имитационных моделей

3. Реферат КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

4. Реферат окарные станки, назначение, классификация и область применения

5. Реферат Классификация программного обеспечения сетевых технологий , и область его применения

6. Реферат Общие сведения о ременных передачах. Достоинства и недостатки. Классификация. Область применения

7. Реферат Общие сведения о зубчатых передачах. Принцип работы, устройство, достоинства и недостатки. Материалы. Область применения. Классификация

8. Реферат Основные особенности и область применения радиальных, магистральных, кольцевых и смешанных схем электрических сетей

9. Реферат НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НУТРОМЕРОВ

10. Реферат Пластмассы, как материал для строительных конструкций. Основные виды конструкционных пластмасс и области их применения