Файл: Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник.pdf

Датчики могут быть контактными и бесконтактными. В кон­ тактных датчиках воспринимающий элемент соприкасается с контролируемой средой, например термоэлектрический пирометр

датчик удобен для дистанционной передачи показаний контроль­ но-измерительных приборов, так как им можно контролировать угловые перемещения стрелки-указателя. В реостатных датчиках другой конструкции подвижный контакт перемещается вместе с деталью, совершающей поступательное движение в среде; тем самым контролируется линейное перемещение. Пластина датчика в этом случае выполнена не в виде дуги, а прямолинейной.

и толщиной 1—5 мм. К крайним дискам присоединены выводы. Принцип работы заключается в том, что при давлении на стол­ бик уменьшается контактное сопротивление между дисками (оно измеряется). Начальное давление Р, которое сообщается столби­

21

ку, обеспечивает стабильность работы датчика. Такие датчики используют для контроля небольших перемещений и усилий. Не­

ключают к измерительному прибору. Датчик прочно приклеивают к детали 3, которая подвергается деформации. Деформация вос­ принимается датчиком, что изменяет сопротивление проволоки. Следовательно, принцип работы тензодатчика заключается в том, что незначительные перемещения (деформация) преобразуются в изменения активного электрического сопротивления. Сопротив­ ление проволоки не остается постоянным при деформации из-за изменения ее сечения и длины. Такие датчики используют при испытании машин, механизмов, металлоконструкций, а также в

полупроводников в зависимости от температуры измеряемой сре­ ды. Установка для измерения температуры состоит из металли­

металлов, как платина, никель, медь в чистом виде. Ее выводы 5 проходят через колодку 4. Это устройство заключено в защит­ ную трубку 3.

Сейчас более широкое применение благодаря малым разме­ рам и невысокой стоимости получили полупроводниковые термо­ сопротивления или терморезисторы. Они отличаются от металли­

инерционностью, т. е. они срабатывают не мгновенно, а с некото­ рой задержкой. Кроме того, платиновые термометры сопротивле­ ния разрушаются при вибрации.

Индуктивные датчики. В них измеряемая величина преобразу­ ется в механическое перемещение, в результате чего изменяется

якорем, дифференциальные, с разомкнутой магнитной цепью, трансформаторные (с поворотной катушкой) и др.

И н д у к т и в н ы й д а т ч и к с п о д в и ж н ы м я к о р е м (рис. 8, а) является наиболее простым. Он состоит из якоря дат­

22

чика 1, который может поступательно перемещаться относитель­ но сердечника 2, выполненного из . ферромагнитного материала. На сердечник насажена катушка, включенная в цепь переменно­ го тока. При увеличении или уменьшении воздушного зазора 5 изменяется магнитное сопротивление сердечника, изменяется ин­ дуктивность катушки датчика, и катушка реле замыкает или раз­ мыкает свои контакты. Датчики, работающие на этом принципе,

Рис. 8. Индуктивные датчики:

о —с подвижным якорем; б — дифференциальный; в —с разомкнутой магнитной цепью; г — трансформаторный

но с Ш-образным сердечником, применяются в лифтах в качестве

мя симметрично расположенными сердечниками 2 с индуктивными катушками, включенными в плечи измерительного моста. При среднем положении якоря, когда зазоры 6i и б2 равны между со­ бой, индуктивные сопротивления катушек одинаковы. Поэтому в обеих ветвях цепи течет одинаковый по силе ток и измеритель­ ный мост находится в равновесии. При перемещении якоря зазор с одной стороны увеличится, а с другой — уменьшится, и индук­ тивные сопротивления катушек станут различными. Это нарушит равенство токов, измерительный мост выйдет из равновесия и даст соответствующую информацию на прибор П.

И н д у к т и в н ы й д а т ч и к с р а з о м к н у т о й м а г н и т н о й

23

дифференциальному. Датчик состоит из двух одинаковых кату­ шек, расположенных на одной оси, внутри которой поступатель­

тушкой (рамкой), или индукционный трансформаторный преоб­ разователь (рис. 8, г), состоит из бескаркасной катушки или рамки 1, имеющей так называемую вторичную обмотку, которую подключают к контрольному прибору. Катушку помещают сим­ метрично относительно полюсов магнита, состоящего из магнитопровода 2 и первичной обмотки возбуждения 3, питающейся от сети. Ось катушки связывают, например механически, с контро­ лируемым объектом. Когда рамка располагается горизонтально, магнитное сцепление ее с потоком Ф будет мало и в рамке э. д. с.

поворота, что отмечает прибор. Этот датчик удобен для переда­ чи показаний некоторых приборов (манометров, ваттметров) и может быть использован в других целях, например для опреде­

вичную обмотку, подключенную к источнику питания, а на край­ них стержнях находятся вторичные обмотки, включенные после­ довательно и встречно. С них снимается выходное напряжение, которое прямо пропорционально углу поворота секторного якоря. Такие датчики удобны для измерения углов поворота.

Работа м а г н и т о у п р у г о г о д а т ч и к а основана на свой­ стве ферромагнитных материалов изменять свою магнитную про­ ницаемость при упругих деформациях. Такой датчик представля­ ет собой пакет из листов трансформаторной стали с окнами (рис. 9, а), но он может быть выполнен и из сплошного материа­ ла. На среднем стержне находится обмотка, так что магнитопровод не имеет воздушных зазоров. Если к датчику приложить на­ грузку Р, то изменяется магнитная проницаемость материала магнитопровода, а следовательно, и индуктивное сопротивление катушки, что зафиксирует измерительный прибор.

Разновидностью магнитоупругих датчиков является датчик с перекрещивающимися обмотками (рис. 9,6). Он состоит из сер­ дечника 1, в котором имеются четыре сквозных отверстия по диа­ гоналям квадрата. Через одну пару отверстий пропущёна обмот­ ка питания 2 (возбуждающая), а через другую пару под углом 90э — обмотка 3, называемая вторичной, или измерительной. При

24

отсутствии нагрузки Р во вторичной обмотке напряжение не ин­ дуктируется, так как взаимоиндукции между обмотками не будет.

между ними и диэлектрической проницаемости среды, то прин­ цип действия датчиков этой группы основан на изменении одной из этих величин.

Рис. 10. Емкостные датчики:

пластинами может перемещаться подвижная пластина. При умень­ шении расстояния, например 6j, емкость нижней пластины увели­ чится, а верхней — уменьшится, что будет отмечено измерительным прибором. На рис. 10,в и г представлены д а т ч и к и с п е р е ­

25

м е н н о й п л о щ а д ь ю , у них индуктивность изменяется в зави­

помещенного внутрь трубы 2. Каждая из этих деталей покрыта изоляцией 3. Труба и стержень образуют коаксиальный конден­ сатор. Пространство между стержнем и внутренней поверхностью

ление либо исчезновение светового луча. При этом световая энер­

сернистого таллия или селена 2 (полупроводник). На слое нахо­ дятся электроды 3, к которым подводится напряжение. Пластин­

остаются в слое, что уменьшает его сопротивление и увеличивает электропроводность. Такое увеличение электропроводности, назы­ ваемое внутренним фотоэффектом, регистрируется прибором.

баллона 1 (рис. 11,6), внутри которого находится анод 3 в фор­

Под действием света электроны отрываются от катода и замыка­ ют электрическую цепь. Эго явление называется внешним фотоэф­ фектом. Сила тока пропорциональна световому потоку и может быть измерена.

Акустические датчики. Они также принадлежат к группе па­ раметрических. В этих датчиках колебания воздуха воспринима­

26