Датчики автоматических устройств 1. Общие

Датчики автоматических устройств 1. Общие положения по техническим средствам автоматизации 2. Назначение и классификация датчиков 3. Конструктивные особенности датчиков 1

Вопросы для самопроверки 1. Какова структура любого автоматического устройства? 2. Охарактеризуйте структуру и определите функциональное назначение элементов автоматического устройства контроля уровня топлива в баке. 3. Какими характеристиками описываются свойства элементов автоматических устройств? 4. Какова погрешность измерения давления образцовыми манометрами? 5. Что такое элементарные динамические звенья? Их классификация и характеристики. 6. Как могут быть соединены элементы в автоматической системе? 7. Вычертите структурные схемы основных автоматических систем и поясните функциональную связь между блоками. 8. Вычертите структурную схему автоматической системы защиты, например, двигателя внутреннего сгорания при падении давления масла в главной магистрали. 9. В чем сущность и задачи государственной системы приборов и средств автоматики (ГСП)? 10. В чем заключается разница понятий автоматическая и 2 автоматизированная система управления?

1. Общие положения по техническим средствам автоматизации Приборы и устройства, входящие в блоки систем автоматики (системы автоматического контроля, защиты, управления и регулирования производственного процесса), а также элементы, связывающие их, называются техническими средствами 3

Классификация устройств АСУ по отношению к потоку информации • датчики - для получения контрольной информации об изменении параметров технологического процесса; • промежуточные элементы - для переработки и передачи информации (контрольной и командной) на необходимое расстояние; • задающие и программные устройства - для получения, преобразования, обработки, хранения и сравнения контрольной информации с программой, а также формирования управляющей информации; • исполнительные устройства -для использования управляющей информации и воздействия на процесс производства. 4

по роду используемой вспомогательной энергии • электрические, • пневматические, • гидравлические, • механические, • комбинированные 5

Назначение и классификация датчиков Датчиком называется элемент, преобразующий физическую величину, которая характеризует течение контролируемого или регулируемого процесса, в другую (сигнал), удобную для усиления и передачи на расстояние 6

по выходному сигналу преобразователи (датчики) подразделяются: • электрические, • пневматические, • гидравлические, • механические, • комбинированные 7

по времени срабатывания датчики подразделяются: • безинерционные, • инерционные (период запаздывания) 8

по принципу действия датчики подразделяются: • параметрические (контактные, реостатные, индуктивные, емкостные, электронные), • генераторные (термопары, фотоэлектрические устройства, пьезоэлектрические и индукционные датчики, а также тахогенераторы ) 9

но роду физических величин, на которые реагируют датчики: • механические, • акустические, • жидкостные, • тепловые, • газовые, • электрические, • датчики состава • оптические, и свойства вещества 10

Датчики механических величин линейные и угловые перемещения, скорость, ускорение объектов, деформации деталей, вибрации Преобразование электрические, пневматические, гидравлические 11

• Контактные (рычажные, шпиндельные, кнопочные выключатели р-контакт или з-контакт ), • реостатные, • индуктивные, • емкостные, • электронные датчики, • пневмопреобразователи и пневматические датчики, • тензодатчики, • пьезоэлектрические датчики, • тахогенераторы 12

Путевой выключатель При нажатии движущейся части объекта на ролик 3 рычаг 4 поворачивается на угол примерно 12° и с помощью спиральной пружины 5 поворачивает поводок 6, в результате чего опрокидывается контактный стержень с пластиной вокруг оси. Но это произойдет при условии, что защелка 8 будет повернута поводком 6 с роликом 2. В момент поворота контактного стержня контакты 9 будут разомкнуты, а контакты 10 замкнуты. При прекращении воздействия на ролик 3 пружина 7 вернет подвижные части путевого выключателя в исходное положение 13

Электроконтактные датчики по назначению датчики подразделяются на предельные для определения попадания размер контролируемой детали в поле допуска, амплитудные - для контроля отклонения формы и правильности взаимного расположения поверхностей 14

Устройство датчика Датчик смонтирован в корпусе 1, имеющем форму скобы. В цилиндрических втулках, запрессованных в корпус, перемещается цилиндрический измерительный стержень 5, оснащенный сменным наконечником 2, буртик которого используется для настройки. Сверху корпус имеет отверстие диаметром 8 мм и зажим для крепления отсчетной головки (индикатор часового типа), наконечник которой упирается в верхний конец измерительного стержня. Гайка 3 микроподачи служит для перемещения измерительного стержня 5 при настройке датчика по отсчетной головке. Пружина 6, создающая измерительное усилие, закрепляется за винт хомутика 7, укрепленного на стержне, и корпус 1. 15

Второй хомутик 4, также закрепленный на шпинделе, имеет регулируемый по ширине паз. В этот паз входит запрессованный в корпус штифт, который служит для предохранения шпинделя от поворотов. К корпусу двумя винтами прикреплена стенка 8, несущая передаточный и настроечный механизмы датчика. К колонке 14 на крестообразном пружинном шарнире установлен цельный рычаг 13, несущий подвижные контакты. На запрессованный в плечо рычага 3 изолирующий корундовый штифт 12 воздействует твердосплавный конец хомутика 7. Нижний подвесной контакт подвешен к рычагу на плоской пружине 15. При ходе стержня вниз после замыкания этого контакта пружина отходит от рычага, позволяя ему поворачиваться далее, что обеспечивает возможность отсчета по индикатору минусового предела настройки датчика. Настроечные контакты запрессованы в концы регулируемых настроечных винтов 9, несущих барабан 10. Тугое вращение винтов обеспечивается осевым натягом, который создается пластинчатыми пружинами 16 и звездчатыми гайками 18, размещенными под барабанами. Положение гайки фиксируется пружинным стопором 17. Контакты датчика имеют независимые выводы к штырям, которые служат для присоединения к розетке 11. Корпус закрыт с двух сторон крышками из оргстекла. 16

Реостатные датчики основаны на изменении омическою сопротивления. В зависимости от величины измеряемого параметра, изменение сопротивления в датчиках происходит в результате перемещения подвижного контакта, кинематически связанного с поплавком, мембраной или каким-либо другим чувствительным элементом, по рабочему участку проводника, очищенного от изоляции. 17

Индуктивные датчики При перемещении якоря, вызванном изменением измеряемого параметра, индуктивные сопротивления в катушках будут изменяться. Это физическое явление и является основой конструкций индуктивных датчиков 18

Сельсин-датчики 19

20

Емкостные датчики обладают высокой чувствительностью, однако они значительно сложней индуктивных по устройству и наладке. Их трудно защитить от влияния внешних воздействий. В промышленности емкостные датчики имеют незначительное применение. 21

Механотронные преобразователи 22

Пневмопреобразователи 23

Датчик - золотник 24

Тензометрические датчики 25

Тахогенераторы постоянного тока конструктивно подобны электродвигателям постоянного тока и выполняются как с возбуждением от постоянных магнитов, так и от электромагнитов. Слабым звеном таких тахогенераторов является коллектор. В последние годы появились бесколлекторные тахогенераторы постоянного тока с коммутацией на полупроводниковых триодах. Кроме тахогенераторов постоянного тока, широко применяются тахогенераторы переменного тока с переменной частотой. Они представляют собой бесколлекторную электрическую машину с вращающимся постоянным магнитом и неподвижной статорной обмоткой. Выходное напряжение такого тахогенератора имеет амплитуду и частоту, пропорциональные частоте вращения. Выходное напряжение обычно выпрямляется полупроводниковым выпрямителем. Этот тахогенератор имеет два основных недостатка: выходное напряжение имеет переменную частоту, что затрудняет использование его в обычных схемах переменного тока, и то что он нечувствителен к изменению направления вращения. От этих недостатков свободен асинхронный тахогенератор. Конструкция его подобна конструкции двухфазного электродвигателя с тонкостенным ротором. 26

Пьезоэлектрические датчики. При исследовании агрегатов, узлов и деталей автомобилей, проводимых в научных целях, а также в ряде приборов давления применяются пьезоэлектрические датчики. В них используется эффект появления зарядов на гранях кристалла при его сжатии. Это датчики генераторного типа. Они применяются для измерения вибраций, кратковременных давлений и др. Материалом для этих датчиков обычно является кварц, из которого вырезают ориентированные по отношению к осям кристалла пластинки в форме цилиндров или параллелепипедов. Пластинки помещают между металлическими электродами. Для увеличения возникающего заряда применяют несколько пластинок 27

ЭДС 28

Фотоэлектрические датчики используют воздействие входного параметра (перемещение, усилие) на интенсивность лучистой энергии. Источником светового излучения служат лампы накаливания, радиоактивного—искусственные радиоактивные вещества. Приемником световых излучений являются различные типы фотоэлементов: фотоэлементы с внешним фотоэффектом (вакуумные и газонаполненные), фоторезисторы, вентильные фотоэлементы и фотоумножители 29

Датчики давления 30

31

Пирометры Радиационный пирометр Оптический пирометр 32

Термометры 33

Измерители показателей 34