Измерительные преобразователи систем управления

Принципы работы измерительных преобразователей

В системах управления контроль того или иного параметра осуществляется с помощью первичных или измерительных преобразователей, работающих на основе следующих принципов:

1. Емкостного. В зависимости от перемещения обкладок, изменяется емкость цилиндрического или плоского конденсатора. Такие устройства используются для контроля угловых перемещений, давления и т. п.
2. Реостатного. Такие устройства применяются в датчиках перемещения, а измерения основаны на изменение показателей сопротивления.
3. Индуктивного. В данном случае измерение осуществляется на основе изменения индуктивности катушки с сердечником. Данные устройства способны выявлять перемещение металлических объектов, что используется в различных системах контроля.
4. Фотоэлектрического. Такие датчики используются для обнаружения объекта без физического контакта с ними. Выходной сигнала данного устройства начинает изменяться, как только меняется уровень освещенности чувствительного элемента.

Классификация и характеристики измерительных преобразователей систем управления

Общие характеристики датчиков включают:

1. Статическую характеристику, которая показывает зависимость выходной величины от входной.
2. Инерционность, которая характеризуется отставанием изменений выходной величины от изменений входной величины. Это явление является нежелательным.
3. Динамический коэффициент преобразования датчика или дифференциальная чувствительность датчика, показывающая во сколько раз приращение выходной величины больше приращения входной величины.

Основными признаками, согласно которым классифицируются первичные преобразователи, являются вид входного и выходного сигналов, а также принцип действия.

В зависимости от принципа действия датчики делятся на параметрические и генераторные. Параметрические датчики предназначены для преобразования неэлектрического контролируемого сигнала в параметры электрической цепи. Они получают электроэнергию от вспомогательного источника энергии. Параметрические датчики делятся на датчики активного сопротивления, к которым относятся терморезисторы, тензодатчики, потенциометрические датчики, реостатные датчики и контактные датчики; и реактивного сопротивления, к которым относятся емкостные и индуктивные датчики.

Генераторные датчики предназначены для преобразования неэлектрического контролируемого или регулируемого параметра в электродвижущую силу. Для таких датчиков не требуется постороннего источника энергии, потому что они сами являются источниками электродвижущей силы.

Генераторные датчики делятся на термоэлектрические, тахиметрические и пьезоэлектрические датчики.

К генераторным и параметрическим датчикам предъявляется ряд требований:

1. Линейная и непрерывная зависимость выходной величины от входной.
2. Высокая дифференциальная чувствительность.
3. Малая инерционность.
4. Минимальное влияние датчика на регулируемый или измеряемый параметр.
5. Высокий уровень надежности.
6. Применимость к используемой измерительной аппаратуре.
7. Минимальные габариты и масса.
8. Наименьшая себестоимость.

По виду выходного сигнала датчики делятся на датчики температуры, разрежения, расхода, уровня, давления, плотности, состава, влажности, перемещения, ускорения, скорости и т. п.

По виду выходного сигнала первичные преобразователи делятся на несколько групп: первая группа - преобразование контролируемой величины в изменение активного сопротивления, вторая - в изменение в емкость, третья - изменение в индуктивность и т. п.

В соответствии с требованиями «Государственной системы приборов», первичные преобразователи, которые применяются в автоматизированных системах промышленных процессов, должны выдавать стандартные сигналы. Данная унификация необходима при их использовании в автоматических системах управления технологическими процессами с управляющими электронно-вычислительными машинами.