Lezing 4-6.

Elke meetinrichting kan worden beschouwd als een zender van de gemeten waarde G, die deze waarde vertegenwoordigt in de vorm van numerieke waarden (G) en geeft het resultaat in een handig voor zijn perceptie en verder gebruik van vorm. Figuur 2 toont een gegeneraliseerd meetinstrumentmodel, waarbij de gemeten waarde G wordt weergegeven door de ingangswaarde x E, en het display van de gemeten waarde (G) [g] is de uitvoerwaarde van X A. Deze conversie wordt geïmplementeerd door een functioneel element dat een gevoelig element wordt genoemd of een primaire meettransducer (PIP).

Fig. 2. Gegeneraliseerd meetinstrumentmodel

Micro-elektronische pips met uitgang elektrische of optische signalen worden sensoren genoemd. Vaak wordt PIP ook sensoren genoemd (ondanks de populariteit van de term "sensor" wordt het niet aanbevolen staatsstandaard In ons land als bij voorkeur gebruikt. De betekenis van dit concept is "geven" informatie, d.w.z. Onafhankelijk een signaal genereren dat niet overeenkomt met de karakteristieke PIP-functie van de conversiefunctie van de gemeten waarde in een signaal dat geschikt is voor verder gebruik).

In vergelijktijd eenvoudige hulpmiddelen De gemeten waarde wordt rechtstreeks weergegeven als een uitvoerwaarde. Vaak worden de uitgangssignalen van de PIP onderworpen aan secundaire transformatie, die verband houdt met de vereisten van verdere signaalverwerking. In dit geval moet er een ondubbelzinnige functionele afhankelijkheid zijn tussen de gemeten waarde, d.w.z. Origineel en het display ervan. Meestal hebben de neiging ervoor te zorgen dat deze afhankelijkheid in de meettransformatie lineair en functie was x. A \u003d. f.(x. E) - de PIP-transformatievergelijking - Grafisch weergegeven rechte lijn.

Gevoelige elementen en sensoren zijn een van de belangrijkste elementen van automatische systemen. Ze zijn ontworpen om divers te veranderen en te beheersen fysieke hoeveelheden (Parameters van productieprocessen): temperaturen, druk, vochtigheid, concentratie van oplossingen, rotatiesnelheid, enz. In de regel reageert het gevoelige element op een wijziging in de parameter en converteert deze wijziging in de weergave, handig voor toekomstig gebruik in het automatische systeem. In de meeste gevallen is een verandering in niet-elektrische omvang vereist om een \u200b\u200belektrische waarde om te zetten in een verandering. Een constructief ingericht deel van het automatische systeem waarin de variabele waarde gelijktijdig wordt geconverteerd naar een andere fysieke waarde, handiger voor het verdere gebruik in het automatische systeem wordt een sensor genoemd. De sensor bevat een gevoelig element. In de praktijk en in technische literatuur doen echter vaak geen verschillen tussen de concepten van "gevoelig element" en "sensor".

Sensoren zijn zeer gevarieerde apparaten. Dit wordt verklaard door de fysieke aard van de gemeten waarden (procesparameters) en het verschil in de principes op basis van hun meting. Typisch worden de sensoren geclassificeerd volgens de gemeten waarde (temperatuur, fluïdumstroom, materiële vochtigheid, enz.) En de parameter waarin het signaal van het detectie-element (ohmische weerstand, inductantie, capaciteit, enz.) Wordt geconverteerd.

Gevoelige elementen (sensoren) kunnen contact en contactloos zijn. In het eerste geval komt het gevoelige element op het moment van meting in contact met de gecontroleerde stof, in de tweede meting vindt plaats zonder contact.

Sensoren gebruikt in automatische apparatenkan parametric en generator zijn. Parametrische sensoren zetten de verandering in de gecontroleerde waarde om, meestal niet-elektrisch, in wijzigingen in de parameters van het elektrische circuit. Generatorsensoren zetten een verandering in de gecontroleerde waarde in EDC.

De basisvereisten voor sensoren zijn: hoge gevoeligheid, lineariteit van de afhankelijkheid van de uitvoerwaarde van de ingang en kleine traagheid. De sensor als een element van een automatisch systeem transformeert de gecontroleerde waarde; het wordt de invoerwaarde genoemd x. 1, naar een andere - output-waarde h. 2 . Onder gevoeligheid S. begrijp de verhouding tussen increment δ x. 1 om Δ te verhogen x. 2:

Wenden tot de limiet bij δ x. 1 -\u003e 0, we krijgen een uitdrukking voor differentiële gevoeligheid S. D:

Gevoeligheid kan dimensie hebben (bijvoorbeeld MV / Hail, OM / MM, enz.) En een dimensieloze waarde zijn.

Gebruik soms de relatieve gevoeligheidsindicator η :

,

waar h. 10 en h. 20 - Pre-geselecteerde basiswaarden van de invoer- en uitvoerwaarden van de sensor. In dit geval zal de gevoeligheid altijd een dimensieloze waarde zijn.

Hieronder zullen we kijken naar enkele van de belangrijkste soorten sensoren.

In automatische systemen worden mechanische gevoelige elementen op grote schaal gebruikt, waarvan de ingangswaarde beweegt. Dit wordt uitgelegd door het feit dat verschillende fysieke hoeveelheden, zoals kracht, moment van kracht, druk, temperatuur, snelheid, versnelling, geometrische maten van lichamen, relatief eenvoudig worden getransformeerd in ruimtelijke verplaatsingen, functioneel gerelateerd aan de kwantitatieve waarde van deze waarden. Deze bewegingen worden vervolgens geconverteerd naar functioneel geassocieerde elektrische parameters - huidige sterkte, spanning, inductantie, container.

De meest voorkomende sensoren met verplaatsingsconversie naar elektrische waarden zijn robuust (potentiometrisch), elektrotenzometrisch, inductief en capacitief.

Pijnsensoren Converteer het detectie-element om de stroom of spanning te wijzigen. Figuur 3 toont (Risostate-sensoren, opgenomen volgens het potentiometerschema.

Uitvoerstroom IK. H en spanning U. H is uniek verbonden met de positie van de motor (met een constante waarde van voedingsspanning U.), en met een voldoende grote ladingsweerstand ( R. N \u003e\u003e R.) En de uniforme wikkeling van de geleider wordt praktisch lineaire afhankelijkheid verstrekt of . De roostersensor is een spanningsdeler met een lineaire of hoekige beweging van de motor. De gevoeligheid van dergelijke sensoren wordt bepaald door de uitdrukking voor lineaire beweging s. Motor (fig. 3A) en voor de hoekige beweging van de a-motor (fig. 3b).

Fig. 3. Rostate sensoren

Dit soort sensoren heeft aanzienlijke nadelen vanwege de aanwezigheid van een schuifcontact. Bijvoorbeeld, het verplaatsen van de motor binnen één keer van de wikkeling veroorzaakt geen wijzigingen aan de uitvoerwaarde, daarom treedt er een fout op als gevolg van een stapsgewijze verandering in de uitvoerwaarde U. H met een soepele verandering in de ingangs of α.

Meestal is de sensorwikkeling gemaakt van manganin of constantaan draad. In de meest verantwoorde gevallen is de sensorwikkeling gemaakt van prima (D \u003d.0,03 mm) Platinum Iridiyevo Wire levert goed contact Met een zeer lage drukmotor voor wikkeling.

De Rheostat-groep bevat steenkoolsensoren die de krachtovergezonden kracht omzetten naar elektrische weerstand of spanning. Het diagram van een van de steenkoolsensoren wordt getoond in Figuur 4A . Het bestaat uit grafietdisks die zijn verzameld in de vorm van een kolom 1. De kolom bestaat uit 10-15 schijven met een diameter van 5-10 mm en een dikte van 12 mm. Aan de uiteinden van de kolom zijn contactschijven 2 en hardnekkige ontwerpen 3 , waardoor de druk wordt verzonden. De elektrische weerstand van een dergelijke sensor bestaat uit de Eigen-weerstand van grafietschijven en voorbijgaande weerstand op de contactoppervlakken tussen deze schijven. Met toenemende druk verlaagt het transiënte contactweerstand van de sensor.

Figuur 4B gepresenteerde curve van de afhankelijkheid van de weerstand van de sensor van de toegepaste kracht R,dat is ongeveer uitgedrukt door verslaving

,

waar R. g - de totale impedantie van grafietschijven; μ. l.- permanente coëfficiënt; R- toegepast op de sensorkracht.

De differentiële gevoeligheid van de kolensensor is te vinden door de vorige uitdrukking aan te moedigen R:

.

Gebruik in de praktijk vaker relatieve gevoeligheid.

waar δ. R. - Verander de weerstand van de sensor wanneer het zijn lengte naar δ verandert l..

Fig. 4. Kolensensor

Het nadeel van steenkoolsensoren is niet-lineariteitskarakteristiek, de instabiliteit ervan op tijd, een aanzienlijke afhankelijkheid van weerstand van omgevingstemperatuur en een significante hysterese (tot 8%).

Om kleine verplaatsingen (millimeteraandelen) te meten, elastisch vervormingen, vibraties worden meestal gebruikt electrotezometrische elementen Vertegenwoordigen van draadsensoren waarvan de vervorming wordt omgezet in een verandering in elektrische weerstand. Een dergelijke draadsensor (stainometer) is dun ( d \u003d.0,02 ... 0,05 mm) draad 1 (Fig. 5), zigzago-vormig op een isolerende basis 2 - meestal dun papier. Constantanova of nichrome draad wordt meestal gebruikt, waaraan koperconclusies aan de uiteinden zijn bevestigd. 3. De sensor met lijm (BF-2, BF-4, siliconen of andere) wordt versterkt op de details en ermee vervormd. Bij meetmetingen is de tensometer meestal opgenomen in de schouder van het brugmeetcircuit.

Fig. 5. Tensometer

Inductieve sensoren Meten en besturing aanvragen mechanische bewegingen in het bereik van 0,01-50 mm. Sommigen van hen, de zogenaamde. Plunger Inductieve sensoren kunnen worden gebruikt om verplaatsingen te meten die tientallen centimeters bereiken.

Het circuit van de eenvoudigste ankerinductieve sensor wordt getoond in figuur 6A . Ingangswaarde in dit geval is een luchtspleet Δ, veranderend bij het verplaatsen van ferromagnetische ankers 1, en de uitvoer - stroom iK.voor constante spanning U:,

waar - Weerstand tegen de spoel 2 sensor; R.- de actieve weerstand van de spoel; Ω - huidige frequentie; L.- inductantie van de sensorspoel.

Fig. 6. Ankersensor

Inductie L., GN, Coils kunnen worden berekend op basis van geschatte formule:

,

waar is het aantal beurten van de spoel; F -het dwarsdoorsnede van de magnetische pijplijn.

Omdat de actieve weerstand van spoelen aanzienlijk minder inductief is, d.w.z. R.<<L.Ongeveer je kunt nemen

Geschatte afhankelijkheid i \u003d F.(Δ) getoond in figuur 6 . Deze afhankelijkheid is lineair in een vrij breed bereik van GAP-verandering 6. Wanneer de actieve weerstand met inductief kan zijn, is de lineariteit verbroken.

De gevoeligheid van de inductieve sensor kan worden bepaald uit de uitdrukking (1):

Figuur 7 toont een schematisch diagram van een plunjer inductieve sensor. In deze sensoren wordt het eigendom van de inductantiespoel gebruikt om zijn weerstand te veranderen wanneer de ferromagnetische kern erin wordt ingebracht. Een variabele stroom van industrieel (50 Hz) wordt gebruikt voor vermogen inductieve sensoren en soms hogere frequentie (tot enkele kilohertz).

Fig. 7. Plunger inductieve sensor

Capacitieve sensoren Een condensor is een capaciteit waarvan verandert met een verandering in de gemeten niet-elektrische omvang, met name de verplaatsingswaarde. Aldus is de capacitieve sensoren van de ingangswaarde een lineaire of hoekovergang, en de uitvoer is een elektrische container. Voorbeelden van capacitieve sensoren worden getoond in Figuur 8.

Fig. 8. Capacitieve sensoren

Capaciteit VAN Platte condensorsensor met een veranderende afstand tussen de platen (Fig. 8 maar) bepaald door de formule:

waar is de diëlektrische constante; F.- Actief condensorgebied; Δ - Afstand tussen de platen.

Op volgorde verandert de sensorcapaciteit van de sensor met de verandering in afstand δ tussen de platen. Differentiële gevoeligheid S. D Sensor in dit geval wordt bepaald door de formule:

.

Capacitieve sensoren met een veranderende afstand tussen de platen worden gebruikt om zeer kleine verplaatsingen te meten - tot 10-6 m. Een dergelijke hoge nauwkeurigheid wordt bereikt door de sensor in de schouder van het brugcircuit aan te draaien, aangedreven door hoogfrequente spanning.

Capacitieve sensor met hoekbeweging A wordt getoond in figuur 8b . De capaciteit van een dergelijke condensor kan worden bepaald door de formule:

waar F.- het actieve gebied van de condensor bij α \u003d 0; Δ - Afstand tussen de platen.

Deze sensor heeft een invoerwaarde α en de uitgang S.

Differentiële gevoeligheid:

.

Het schema van de cilindrische capacitieve sensor wordt getoond in figuur 8B. Hier varieert de container met de relatieve axiale beweging van cilinders die de condensor vormen:

,

waarbij δ de omvang van de overlapping van de binnencilinder buiten is; r. 1 en r. 2 - Radii, respectievelijk, interne en externe cilinders.

Differentiële gevoeligheid wordt bepaald door de formule:

Magnetoïstische sensoren Gebaseerd op het fenomeen van het magnetoïstische effect - verandering in magnetische permeabiliteit in ferrometalen met elastische vervorming. Het vereenvoudigde diagram van de magnetoogoïstische sensor wordt getoond in Figuur 9A . Het bestaat uit een magnetische pijplijn met een inductantiespoel. Met een elastische vervorming van de magnetische pijplijn, verandert de magnetische permeabiliteit μ, dientengevolge verandert de totale elektrische weerstand van de spoelwisselingen omdat .

Nikkel-ijzerlegeringen worden meestal gebruikt als het magneetvrije sensormateriaal. De afhankelijkheid van de relatieve verandering in magnetische permeabiliteit van mechanische stress:

op het gebied van elastische vervormingen, getoond in figuur 9 .

Voor magnetoogoïsche sensoren onderscheidt twee soorten gevoeligheid: elektrisch

en magnetisch

.

Totale sensorgevoeligheid

.

Fig. 9. Magnetoïstische sensor

Fig. 10. Piëzometrische sensor

De sensor van dit type heeft hoge snelheid en kleine maten. Het substantiële nadeel is een grote temperatuurfout die op 1% bij 1 ° C bedraagt. Het maakt het speciale schema's toepassen om temperatuurfouten te compenseren. De kracht van het circuit met vergelijkbare sensoren wordt uitgevoerd uit de bron van een wisselstroom van de verhoogde frequentie (5-10 3 ... 5-10 4 Hz).

Piëzo-elektrische sensorenMeestal gebruikt voor het meten en beheersen van de snelle druk, vervormingen, enz., zijn gebaseerd op een piëzo-elektrisch effect. De essentie van dit effect bestaat uit het uiterlijk van ladingen aan de randen van het kristal in zijn mechanische vervormingen. In dergelijke sensoren wordt een bord (of meerdere platen) vaak gebruikt, een speciaal uitgehouwen uit de turmaline, kwarts of ferronetische zoutkristal. Titanate Barium wordt veel gebruikt als materiaal voor platen.

Krachteloos Rlangs de zogenaamde elektrische as van het kristal op de grenzen van de plaat ontstaan \u200b\u200belektrische kosten v.verschillende tekens waarvan de waarde wordt bepaald door verslaving:

waar k. 0 - Piëzo-elektrische constante of module.

Deze sensoren zijn generator, zijn een plaat tussen de platen geplaatst. De spanning die zich uitstrekt tussen de platen U.even:

waar VAN -sensorcapaciteit; VAN 0 is de capaciteit van het meetcircuit dat op de sensor is aangesloten (draadcapaciteit, de tank van het meetapparaat).

Differentiële gevoeligheid van de sensor:

Het volgt uit de bovenstaande uitdrukking die de gevoeligheid van de sensor aanzienlijk van invloed is VAN 0, waarvan de toename leidt tot een afname van gevoeligheid.

Om de gevoeligheid te vergroten, bestaat de sensor uit verschillende platen die zich bevinden door een kolom (fig. 10) en parallel verbonden. In dit geval:

waar p-het aantal sensorkonen. Van de uitdrukking (4) vinden we

Uitdrukkingen (4) en (5) vergelijken, kan worden geconcludeerd dat het gebruik van verschillende platen in piëzo-elektrische sensoren leidt tot een toename van de gevoeligheid als gevolg van de afname van het effect van de container VAN 0 .

Tussen electomomachine-sensoren de meest voorkomende is tacogenerators constante en wisselstroom. Ze dienen om spanning, evenredig aan de rotatiesnelheid te verkrijgen en worden gebruikt als elektrische sensoren van hoeksnelheid.

DC-tacogeerders (Fig. 11) worden uitgevoerd met een excitatie van een permanente magneet (Fig. 11A) of van de externe bron van DC (fig. 11b) . EMF Takhogenerator wordt bepaald door de uitdrukking:

waar k e. - Coëfficiënt, afhankelijk van het ontwerp- en ankerschema; F-schakelaar van excitatie; - Hoeksnelheid.

Fig. 11. TAGGERERATOREN

Met constante excitatiestroom (F \u003d const) EMF E.hangt alleen af \u200b\u200bvan de snelheid van het anker. Tacogenerator Gevoeligheid:

verzinnen ~ 10 MV / MIN -1. Kenmerken van tachogenerator E.= f (N.) getoond in figuur 11b . Het kan worden gezien dat met een toename van de lading R. N. het kenmerk wordt niet-lineaire en gevoeligheidsverminderingen.

Foto-elektrische sensorenreactief lichte fluxDit gevoelige element bevat fotocel van verschillende typen. Photocells beltoestellen die dienen om lichtenergie om te zetten in elektrische stroomsenergie.

Foto-elektrische sensoren worden op grote schaal gebruikt om verschillende parameters van productieprocessen te meten en te monitoren, temperatuur, vloeistofniveau, concentratie van gastransparantieoplossingen, voor boekhouding, sortering en afwijzing van stukproducten (delen, dozen, enz.), Om de toestand van de oppervlak van het lichaam in automatische systemen, voor het volgen van het deel van het onderdeel bij het verwerken van de contour, enz.

Fotocellen op het principe van hun actie kunnen in twee groepen worden verdeeld. De eerste groep bevat fotocellen die het fenomeen van een extern foto-effect gebruiken wanneer de vrijgegeven elektronen de stof verlaten, d.w.z. Er is een elektronische emissie. Dergelijke apparaten worden verhuizers genoemd met een extern foto-elektrisch effect. De tweede groep bevat fotocel met een interne foto-elektrische effect. Dit kan fotoresistentie zijn, die in het kader van de actie van de lichtstroom de elektrische geleidbaarheid van de stof verandert en fotodelementen met een vergrendelingslaag (klepfotocellen), die, onder de werking van de lichtstroom, het eigen EDC is enthousiast.

Figuur 12A toont een fotocel-apparaat met een extern foto-elektrisch effect (elektrische cellenfotocel). In een glazen cilinder, van welke lucht, in een vacuüm of inert gas (vaker dan argon), worden geplaatst in een vacuüm of anode. 1 en kathode 2. De anode van de fotocel is een cirkelvormige plaat of ring, en de kathode wordt aangebracht op het binnenoppervlak van de fotocel van de fotocel in de vorm van een dunne lichtgevoelige laag (meestal antimuno-cesium). Schema voor opname van een fotocel met een externe foto-effect is getoond in Figuur 12 . Het anodecircuit bevat een constante spanningsbron (150-200 V) en laadweerstand R. N. . Bij het verhelpen van een fotocel in een anodisch circuit, treedt er een stroom op, waardoor een bepaalde spanningsdruppel op de laadweerstand wordt veroorzaakt.

Fig. 12. Fotocel met een extern foto-elektrisch effect

Het aantal elektronen dat wordt uitgestraald door de foto van de fotoseffect is recht evenredig met de lichtstroom die op het metalen oppervlak valt. Dientengevolge, de kracht van de foto-elektrische uitstoot

waar F - Light Stream, LM; k. F - Proportionaliteitscoëfficiënt.

Gevoeligheid Photocell

het wordt gemeten in Microam op Lumen. In gas gevulde antimuno-cesium-fotocellen kan gevoeligheid 150-200 μU / lm bereiken, terwijl het in vacuüminstrumenten 20-30 μA / lm is.

Op Pisa 12b, de lichteigenschappen van de fotocel met een externe foto-elektrische fotometon die de afhankelijkheid van de huidige krachten van de fotocelstroom van de cellulaire stroom tonen.

Fotoresistance is gesubstitueerd met halfgeleider fotovoltaïsche apparaten, die de semiconductor-eigenschap gebruiken om de elektrische geleidbaarheid onder de werking van het licht te vergroten. Door energie te ontvangen van de lichte flux, gaat het elektron in de geleidbaarheidszone in verhouding tot de energie van de lichtstroom, zonder verder te gaan dan de halfgeleider. Als het potentiële verschil is bevestigd aan de uiteinden van een dergelijke halfgeleider, zal de kracht van de stroom die in dit circuit stroomt, afhangt van de verlichting van de halfgeleider. Tegelijkertijd, in tegenstelling tot de fotocellen met een extern foto-elektrisch effect, heeft de fotoresistentie geen eenzijdige geleiding, en de gelijkmatig elektriciteit in beide richtingen.

Het diagram van het fotweerstandapparaat wordt getoond in Figuur 13A. Op het rooster van geleiders 1 Een dunne laag halfgeleider wordt toegepast door verdamping in vacuo 2. De meest lichtgevoelige halfgeleiders zijn selenium, zwaveltallium, zwavellead, zwavelbismut en zwavel cadmium. Fotoresistance is gemonteerd in een plastic behuizing uitgerust met pinnen voor opname in het circuit. Om toegang te krijgen tot licht naar het lichtgevoelige oppervlak in het geval, is een venster uitgevoerd.

Fig. 13. Fotorestatie

Wanneer het rooster is gewijzigd, wordt de elektrische weerstand van de fotocel en de stroom gewijzigd IK. F in de keten. In alle foto's voorkomt, de afhankelijkheid van de fotokracht IK. f Vanaf de grootte van de lichtgevende flux F met constante voedingsspanning U.heeft een niet-lineair karakter en kan worden vertegenwoordigd door expressie

waar 0.<p < 1.

Zoals te zien is in figuur 13b, met toenemende verlichtingsgevoeligheid

valt, en de grootste gevoeligheid zulke fotocellen hebben met een kleine verlichting. De gevoeligheid van photosonopiles is echter veel groter dan Photoebles met een extern foto-elektrisch effect.

De nadelen van fotoresons zijn niet-lineariteitseigenschappen, traagheid, een significante temperatuurfout.

Photo Cellen met een vergrendelingslaag (klepfotocellen: fundamenteel verschillend van de fotoresistentie tot het feit dat het genereren van sensoren geen externe stroombron voor hun werk vereisen. Dankzij de energie van de lichtstroom creëert het een EDC, dat wordt gebruikt om een \u200b\u200belektrische stroom in de belastingsketen te produceren. Dus in de klepfotocellen is er een transformatie van lichtenergie in elektrisch.

Een fotogeldiagram met een vergrendelingslaag wordt weergegeven in figuur 14A. Het element bestaat uit een dunne doorschijnende gouden film 1 , vergrendelingslaag 2 , halfgeleiderlaag 3 en metalen elektroden 4.

Fig. 14. Fotocelent met een vergrendelingslaag

Als halfgeleider gebruiken ze koper, selenium, zwavel Tallium, silicium. De vergrendelingslaag met de juiste warmtebehandeling wordt gevormd op de grens van de halfgeleider met goud. Het bezit van eenzijdige geleidbaarheid (detecteren van onroerend goed), maakt het niet toe elektronen die zijn begonnen onder de werking van de lichtstroom, terugkeren terug. Als gevolg hiervan, contact elektroden (tussen gouden film 1 en elektrode 4 eMF verschijnt. Wanneer de fotocel is gesloten op de lastweerstand in de resulterende keten, waarvan de kracht zal passeren IK. F hangt af van de verlichting van de fotocel.

Lichteigenschappen van een fotocel met een vergrendelingslaag bij verschillende belastingweerstandswaarden R. N. weergegeven in figuur 14 . Met toenemende R. N. de lineariteit van de afhankelijkheid is verstoord IK. F \u003d. f.(F) en de gevoeligheid van de fotocel neemt af.

Automatisering van productieprocessen kan alleen worden geïmplementeerd in aanwezigheid van moderne technische middelen, waarvan de totstandkoming moet zijn gebaseerd op de nieuwste prestaties van wetenschap en technologie. Deze automatiseringstools omvatten sensoren, converters, versterkers, definiërende apparaten, uitvoerende instanties, enz. Al deze apparaten in automatiseringssystemen voeren een of andere functie uit die is gekoppeld aan de besturing van het object. Afhankelijk van de aard van het management, kunnen de werkwijze voor het oplossen van problemen die verband houden met het management, de vereisten voor apparaten en andere kenmerken, kunnen ze variëren op de uitvoering en het beginsel van actie.

Overweeg enkele variëteiten van de meest voorkomende apparaten.

Metrologische kenmerken van sensoren Definieer de volgende sleutelparameters.

Het statische kenmerk van de sensor is de afhankelijkheid van de verandering in de uitgangswaarde van de invoerwaarde, d.w.z. y \u003d ƒ (x), waarbij x de ingangswaarde is; y - output-waarde.

Gevoeligheidssensor - de verhouding van de toename van de uitvoerwaarde naar de toename van de ingangswaarde, d.w.z. s \u003d ΔU / Δh. Daarom is de gevoeligheid van de sensor niets meer dan de sensortransmissiecoëfficiënt.

Sensor Gevoeligheidsdrempel - de kleinste waarde van de ingangswaarde, die het uiterlijk van het uitgangssignaal veroorzaakt. Deze parameter is geassocieerd met de insitiviteitszone, d.w.z. de zone, waarbinnen, in aanwezigheid van het ingangssignaal bij de uitvoer van de sensor, het signaal ontbreekt.

Sensor-traagheid- de tijd waarin de uitvoerwaarde een waarde heeft die overeenkomt met de ingangswaarde.

Door de aard van het signaalontvangst van de gemeten waarde van de sensoren Gescheiden door parametric, waarbij de verandering in de gemeten waarde een verandering in elke parameter veroorzaakt (bijvoorbeeld een verandering in resistentie, druk, inductantie, enz.), en generator, waarin de wijziging in de gemeten waarde de signaalgeneratie veroorzaakt (het uiterlijk van Thermo-EMF's, fotokeurmiddel en enz.). Generatorsensoren vereisen geen externe energiebron.

Door de aard van de afhankelijkheid van het uitgangssignaal van de invoer onderscheidt de sensoren: evenredig waartoe het exit-signaal evenredig is met de gemeten waarde; niet-lineair, waarin het uitgangssignaal niet-lineair is, is afhankelijk van het ingangssignaal; relais, waarin het uitgangssignaal hoppy verandert; Cyclic, waarin het exit-signaal evenredig is met de gemeten waarde of het is niet-lineair afhankelijk en herhaalt cyclisch; Pulse, waarbij de verandering in de ingangswaarde het uiterlijk van signalen (pulsen) veroorzaakt, is het aantal dat evenredig is aan de gemeten waarde. De circuits voor het inschakelen van meet- en converterende elementen van de sensor kunnen differentiaal zijn, compensatie, brug, enz.

Op type signaalconversiesoren kunnen zijn: elektrocontact, waarbij de mechanische kracht wordt omgezet in een elektrisch signaal; inductief, waarbij de verandering in magnetische permeabiliteit veroorzaakt een verandering in inductantie; Foto-elektrisch, waarin het lichtsignaal wordt omgezet in elektrisch; Tensometrisch, waarin de mechanische kracht een verandering in weerstand veroorzaakt; Hydraulisch, waarin de mechanische krachten worden omgezet in een hydraulisch signaal, enzovoort.

Op de bestemming in Automatic Control Systems-sensoren Het is mogelijk om in sensoren te delen van het pad en de positie, de snelheid, de stroom, hoekpositie of een hoek van de mismatch, enz. Omdat de sensoren kunnen worden bekeken als composietelementen van controlesystemen, is het handiger om ze te classificeren voor hun beoogde doel .

Sensoren van het pad en de positie van de werklichamen Geef de oprichting van besturingssignalen, afhankelijk van de gereisd pad of de positie van de werkgroepen van het beheerde object.

Electro Contact Sensoren Presenteer de finale, manierschakelaars, microschakelaars (fig. 2). De sensoren hebben stangen of hefbomen 2 die van invloed zijn op het transmissiemechanisme naar contacten 1. Het werkingsprincipe van de sensoren is gebaseerd op het feit dat ze op de vaste delen van de werkgroepen in een bepaalde positie zijn geïnstalleerd, en de bewegende werknemers op welke nokken worden versterkt door de opgegeven positie te bereiken, sensoren te beïnvloeden, waardoor ze triggeren.

Er zijn ook elektrocontact dimensionale sensoren (Limiet of amplitude), die, net als reizen, verplaatsingssensoren zijn. Single- en multimo-power-sensoren toepassen. Twee permanente hefboomsensor (Fig. 2, G) bestaat uit een behuizing 2 waarin de meetstaaf 1 zich in cilindrische mouwen bevindt. Een tip 13 is op de stang geïnstalleerd om contact op te nemen met het gemeten deel. Van boven in het geval is er een gat waarin het telling is ingesteld op het hoofd 9. De positie van de pijl van het leeshoofd wordt aangepast door moer 12 met microtades aan te passen. Een klem 10 werd met een veer 11 op de staaf geïnstalleerd, waardoor een meting een maat is. Op het blok 5 met de kruisvormige veer 4 wordt de hendel 6 met beweegbare contacten 8 versterkt. De tuningcontacten die worden ingedrukt in de uiteinden van micrometrische schroeven 3 worden aangepast met behulp van reserveringen die erop zijn gestort. De meetlimiet van de sensoren is 1 mm, de limietfout is ± 1 μm.

Bekende elektrocontact dimensionale sensoren voor het meten van grote verplaatsingen met hoge nauwkeurigheid. Elektrocontact dimensionale sensor - De code-omzetter (Fig. 3) - bestaat uit zes contactplaten, volgens welke contactborstels worden verplaatst, gemaakt in de vorm van stalen ballen die vrij roteren in stalen mouwen met klemveren. Borstels zijn gemonteerd op schachten die zijn aangesloten op een versnellingsbak met een versnellingsverhouding van 1:10. Om slijtage van borstels en contactplaten te voorkomen, wordt een elektromagneet gebruikt, die borstelt bij een hoge frequentie van rotatie van de invoeras (tijdens het verplaatsen van lange afstanden).

Voor de jongere ontlading worden tien borstels op elkaar toegepast en op een niet-smalle schaal bevinden, waardoor we de cirkel in de aanwezigheid van 10 borstels en contactplaten voor 100 divisies kunnen verdelen (waardoor de jongere ontlading mogelijk is (het vermogen van de jongere ontlading toestaan) . De huidige levering aan de borstels van de jongere afvoer wordt gemaakt door een segment van een TN-lengte, die voldoende is om constant contact van de borstel met het segment te waarborgen. Dientengevolge draaien de borstels van de eerste en tweede cijfers tot de omzet, de derde - voor de hele snelheid, en de vierde - zesde - respectievelijk, tientallen, honderden en duizenden omwentelingen. De sensorfout is 0,05 mm.

Inductieve sensoren. Het beginsel van hun actie is gebaseerd op de verandering in de inductantie van de spoel met een bewegend anker vanwege een verandering in magnetische permeabiliteit. Inductieve sensoren, evenals elektrocontact, kunnen worden gebruikt als sensoren van het pad of de positie en als dimensionaal (fig. 4). Als u een anker 1 verplaatst (figuur 4, a) van de sensor, zou de luchtspleet veranderen dat het een verandering zal veroorzaken in de inductantie van de wikkeling ω D. Huidige kracht in de keten van de sensorwikkeling:

waar Z de totale weerstand van de keten is; U P - Voltage Supply Sensor; R is de actieve weerstand van de keten; X l \u003d 2πƒL. - Inductieve wikkelweerstand.

Als u P, R, ƒ constant bent, dan is de huidige I-sterkte in de spoel, en daarom zal de spanning u evenredig zijn met de luchtkloof, dat wil zeggen, u ≡ i ≡ Kδ. Sensoren werken op de frequentie van het leveringsnetwerk 50-5000 Hz.

Inductieve differentiële sensor (Fig. 4, 6) bestaat uit twee spoelen 2, 4, waarop wikkelingen zijn verbonden door differentiële regeling of in de schouders van de meetbrug zich bevinden. In de spoelen is er een kern 3, verbonden met een meetstang 1, die in contact is met het gemeten oppervlak. Met de middelste positie van de kern, d.w.z. bij δ 1 \u003d Δ 2, zijn de parameters van de spoelen hetzelfde, dan 1 - i 2.Aangezien de wikkelingen zijn verbonden door een differentiële regeling, is het signaal aan de uitgang van de sensor nul, GE u \u003d u 1 - u 2 \u003d 0. Wanneer de positie van de kern is gewijzigd, wanneer δ 1 \u003d Δ 2, de wikkeling Inductantie verandert, dan 1 \u003d i 2, I 1\u003e I 2 of I 2\u003e I 1. Het signaal zal evenredig zijn met de beweging van de kern, en het bord bepaalt de bewegingsrichting.

In inductieve differentiële transformatorsensoren, bij het wijzigen van de positie van de kern (plunjer), verandert wederzijds inductie tussen de primaire en secundaire wikkelingen, die de verandering in de geïnduceerde EMF in de secundaire wikkelingen veroorzaakt.

De contactloze SLED-inductieve BVK-sensor (Fig. 4, C) heeft twee ferrietkernen met wikkelingen op hen. Kernen en alle sensorelementen behalve het K1-relais worden in een druppelgeval geplaatst. Op één kern zijn er contourwikkeling W K en de positieve feedback W PS, op een andere kern - de wikkeling van de negatieve feedback W O.S.

Een dergelijk magnetisch circuit elimineert het effect van buitenlandse magnetische velden. Feedbackwalsingen zijn opgenomen in consistent en tegenover elkaar. De waarde van de communicatiecoëfficiënt is zodanig dat fluctuaties in het circuit W - NW niet voorkomen.

Wanneer ingebracht in de opening van het aluminiumscherm, dat een bewegend werklichaam draagt, is de verbinding tussen de wikkelingen W en W O.S verzwakt en ontstaat het genereren. Een variabele stroom verschijnt in het circuit W K - SZ, dat de EMF in de spoel W P.S. induceert In het basecircuit van de transistorVT1 wordt gedetecteerd door de variabele component van de basisstroom.De transistor wordt geopend en veroorzaakt het schakelrelais K1. Om de werking van de transistor te stabiliseren tijdens fluctuaties in temperatuur en spanning, dient een niet-lineaire spanningsdeler bestaande uit een lineair element - een weerstand R1, een halfgeleiderthermistor R2 en een VD2-diode. De fout van het antwoord is 1-1,3 mm. In de industrie worden ook andere contactloze schakelaars gebruikt, die verschillen in een constructieve oplossing of signaalconversiecircuit.

Inductieve impulsimensionale sensoren waren behoorlijk wijdverspreid om lineaire bewegingen te meten. De sensor (figuur 5) bestaat uit een stalen tandwielschaal 1 met een stap van tanden T 1 en twee trekkers A en B, waarvan elk twee P-vormige kern 2 met tanden aan de uiteinden (stap t 2) omvat. De tanden van een kern van elke trekker worden naar de tand van een andere kernmiddag t 1 verschoven. In elke trekker is er een gemeenschappelijke primaire wikkeling 3 en twee gescheiden secundaire wikkelingen 4, die op een zodanige manier zijn opgenomen dat de constante componenten van de stromen van elkaar worden afgetrokken.

Om een \u200b\u200belektrisch signaal te verkrijgen, minder dan stap t 1 en kort, worden de tanden op de trekkers aangebracht met een stap t 2, die minder is dan stap T 1 en Katten hem. Om de bewegingsrichting te bepalen, worden de tanden van de trekker verschoven in relatie tot de trekkraan en een kwart van de eerste stap t 1. Dankzij deze verplaatsing is het ook mogelijk om de prijs van de puls gelijk aan een kwart van de stap t 1 te krijgen. De sensor wordt aangedreven door een huidige frequentie van 20-25 kHz, die zorgt voor een normale werking op snelheden. Sensoren worden vervaardigd met een pulsprijs van 0,05 en 0,02 mm. Er zijn ook inductieve sensoren van dit type, waarbij de stalen schroef wordt toegepast in plaats van de tandwielschaal, en de trekkernen worden gemaakt in de vorm van semi-assen. Met de geleidelijke beweging van de afdichtingen ten opzichte van de schroef of wanneer de schroef roteert, wordt de magnetische weerstand van de kloofwijzigingen, die leidt tot een verandering in de EMF in de sensorwikkelingen.

PhazoImpulse inductieve dimensionale sensor DLM (Fig. 6) bestaat uit de hoofd 1, referentie 3 en tacting 4 sensoren. Het hoofdsignaal van het sensor-OS wordt geproduceerd als gevolg van de periodieke modulatie van de magnetische flux van F, gecreëerd door de magnetiserende spoelen 2 in het magnetische systeem gevormd door de schroeven 5 in stappen van 5 en de getande rail 7. De periodieke modulatie van de F-stroom is te wijten aan de periodieke verandering in de klaringconfiguratie tussen het zijoppervlak van de schroeven en de getande rail met continue rotatie van de schroef, die wordt aangedreven door een synchrone motor 6. Tegelijkertijd wordt de secundaire wikkeling van de sensor geleid door EMF E O.S. Wanneer de getande rail wordt verschoven, die is vastgesteld op een bewegend werklichaam, wordt het hoofdsignaal over de afstand verschoven, wat overeenkomt met het OS-OS-signaal (fig. 7). Om de initiële fase van het primaire signaal te bepalen, dient een cirkelvormige magnetische getande-omzetter 3 (zie Fig. 6), die een signaal E 0 produceert, onafhankelijk van de positie van de getande rail.

Om de faseverschuiving van het hoofdsignaal E OS ten opzichte van de referentie E van een bepaald aantal pulsen te meten, dient een cirkelvormige magnetische getande-omzetter 4 (tacterende sensor). De rotor wordt versterkt op de totale as; Het signaal van deze converter (tacting) E T heeft een periode van 50 keer de kleinere periode van de hoofd- en referentiesignalen en is stijf vastgebonden aan de tijd aan het referentiesignaal.Daarom is de faseverschuiving tussen het hoofd- en referentiesignaal Δφ \u003d (360 ° / 100) n, waarbij 100 het aantal perioden van de kloksensor is op één periode van het referentiesignaal; N is het aantal klok halve periodes.

Gezien het feit dat de volledige periode van faseverandering overeenkomt met de beweging door een stap van een getande maatregel gelijk aan 1 mm, kan de beweging ΔL worden bepaald door het aantal verstopte halve perioden, dat wil zeggen ΔL \u003d (1 mm / 100) n, Waar n - 1, 2, 3, ..., 100. De minimale bewegingswaarde die kan worden geregistreerd (verplaatsing) overeenkomt met n \u003d 1, dus i \u003d 1 mm / 100 \u003d 0,01 mm.

Roterende (roterende) transformatoren. Op de stator en rotor van de roterende transformator worden in twee gedistribueerde wikkelingen geplaatst, waarvan de magnetische assen elkaar onderling loodrecht op (fig. 8, th). De rotor van de roterende transformator kan in een andere hoek worden geroteerd, willekeurig ten opzichte van de stator.

Het principe van de werking van de roterende transformator is gebaseerd op de verandering in de wederzijdse inductiecoëfficiënten tussen de statorwikkelingen en de rotor bij het draaien van de rotor. Als een hoeksensor worden sinus-gesubstitueerde roterende transformatoren (SCBT) gebruikt, waarbij de afhankelijkheid van wederzijdse inductiecoëfficiënten uit de rotatiedrotatiehoek wordt gekenmerkt door sinusoïden en cosinaaliden, en lineaire roterende transformatoren (LWT), die afhankelijkheid van lineair hebben gespecificeerd.

Afhankelijk van het inclusiecircuit kan het uitgangssignaal van de roterende transformator een amplitude van afwisselende spanning of de faseverschuivingshoek zijn tussen spanningen. Dienovereenkomstig wordt de werkingsmodus van de roterende transformator amplitude of fasematormodus genoemd.

In de amplitude-modus van de roterende transformator op een van de roterende (of stator) wikkelingen wordt een constante spanning geleverd - excitatiespanning. Tegelijkertijd ontstaat een pulserende magnetische flux, waarvan de as samenvalt met de as van de wikkeling onder de excitatiespanning. Deze stroom induceert in de secundaire wikkelingen van de stator (of rotor) van de EMF, evenredig met de sinus of de cosinus van de rotatiehoek (voor de sinα, E 1 \u003d e 2max Cosα, waarbij E 1, E 2, de Actieve waarden van het EMF geïnduceerd in secundaire wikkelingen; E 1max, e 2max - maximale waarde EMF in secundaire wikkelingen (met het toeval van de excitatiewikkeling-as met de as van de secundaire wikkeling).

Lineaire roterende transformatoren zijn sinus roterende transformatoren waarvan de wikkelingen afhankelijk zijn van een speciale regeling.

Gebruik in de fase-inspecteurmodus (fig. 8, b) SCWT. Statorwikkelingen zijn opgenomen in het systeem van twee voedingsspanningen met een faseverschuiving 90 °: u 1 \u003d u max sinωt, u 2 \u003d u max coosωt. Hierdoor gebeurt er een cirkelvormig roterend magnetisch veld, dat in de ruimte beweegt met een hoekfrequentie Ω. Tegelijkertijd wordt het EMF geïnduceerd in de roterende wikkelingen van de SKVT, die dezelfde frequentie heeft, maar in fase verschoven ten opzichte van de voedingsspanning in een hoek, die afhankelijk is van de hoek van de rotor van de Rotor van de Rotor van de Rotor :

Dus in de fase-inspecteurmodus is de SCWT een sensor die een rotatiehoek omzet naar de fasehoek van de sinusoïdale spanning.

Om de conversienauwkeurigheid te verhogen, worden roterende transformatoren met elektrische reductie gebruikt. Het principe van elektrische reductie ligt in het feit dat gedurende een kleine hoek van rotatie van de rotor van de amplitude of fase van de uitgangsspanning met één periode varieert, en wanneer de rotor op 360 ° wordt gedraaid, is het aantal perioden gelijk aan de elektrische reductiecoëfficiënt. Inductortorts en Indcovens behaalde de grootste verspreiding van roterende transformatoren met elektrische reductie.

Lineaire indcocyne (Fig. 9) bestaat uit een reeks meetschalen 1 en een schuifregelaar 2 gemonteerd op de werkinstallaties.

De inductantie meetschaal wordt versterkt op het vaste deel en is een stalen lijn waarop een zigzagwikkeling met een stap van 2 mm wordt aangebracht op het juiste isolerende substraat. Duidelijk 2, versterkt op het bewegende deel, is anker en bestaat uit twee van dezelfde, maar kortere wikkelingen verschoven met 1/4 stap ten opzichte van elkaar. Een cyclisch signaal wordt geïnduceerd bij de uitvoer van de wikkelingen van het anker. Het aantal cycli wordt bepaald door het aantal stappen. Gebruik in de industrie ook cirkelvormige inductoren.

Foto-elektrische sensoren (Fig. 10, a) zijn een conventionele foto-delige geïnstalleerd op de werkgroepen in een bepaalde positie. Een bewegend werklichaam (DRO), verplaatst naar de ingestelde positie, het scherm onderbreekt de lichtstroom F, waardoor het afspelen van de Photowork (FR) wordt veroorzaakt. De industrie maakt ook gebruik van dimensionale foto-elektrische sensoren. De dimensionale sensor (Fig. 10, B) bestaat uit een schijf die is verbonden met de DAR. Er zijn slagen of slots op de schijf met een bepaalde stap t. Wanneer het werklichaam van de slag op de schijf wordt onderbroken door de lichtstroom F, veroorzaakt het veroorzaken van de triggering van de Photowork. Gemeten bewegend ΔL \u003d NT, waarbij n het aantal afspelen van de Photowork is; T - PAGINA DIVISION PRIJS. Er zijn sensoren waarin liniaal met toegepaste slagen worden gebruikt als meetschalen.

Hydraulische sensoren vertegenwoordigen de gebruikelijke controle van het zuiger- of kraantype (Fig. 11, A). Het beginsel van hun actie is gebaseerd dat bewegende werknemers waarop nokken of stops worden geplaatst, 1 worden geplaatst, die de situatie bereiken waarin de sensor is geïnstalleerd, het beïnvloeden, waardoor ontslag veroorzaakt. Het besturingssysteem biedt een signaal aan de actuator (Hydrational),

Pneumatische sensoren Evenzo wordt hydraulisch gemaakt in de vorm van pneumatische distributeurs van het kraantype (Fig. 11, B), smoorlijsten of kleppen. De grootte van de pneumatische differentiële sensoren van membraan en balgtype met een elektrocontact-uitgang was wijdverbreid.

Sensoren van de hoekige positie Maak een besturingssignaal, afhankelijk van de hoekpositie of hoek van mismatch tussen de werkgroepen.

Potentiometrische sensor (Fig. 12) bestaat uit P1- en P2-potentiometers, die parallel zijn verbonden met de totale voedingsbron U P. De beweegbare contacten van de K1-potentiometers, K2, zijn mechanisch geconstrueerd met de (ZPO) en Executive (PRO) van de werklichamen. De spanning verwijderd uit de beweegbare contacten van potentiometers is de spanning van het signaal u c. Met de overeengekomen positie van de beroepsbediening (de beweegbare contacten bevinden zich in dezelfde positie), wanneer α - β, de signaalspanning nul is. In het geval van een niet-overeenkomde positie, wanneer α ≠ β, is het signaal aan de uitvoer van de sensor niet nul, d.w.z. u c ≠ 0. Bovendien zal het signaal evenredig zijn met de hoek van de mismatch, d.w.z. u c \u003d α - β, en het signaalteken bepaalt de richting van de mismatch (u C ≠ 0 betekent dat u C\u003e 0 of U C< 0, т. е. сигнал соответственно положительный или отрицательный).

Sels. Sels zijn transformatoren met luchtkloofDat, bij het roteren van de rotor, een soepele verandering in de waarde van het EMF, geïnduceerd in de rotorwikkeling, optreedt. Meestal worden de SELS in een paar bediend: Selusin geassocieerd met de slaafas wordt de elluctin-ontvanger genoemd en de sealcine geassocieerd met de leidende schacht is de eliminator-sensor (fig. 13).

Single-fase Salcine-wikkeling bevindt zich op de stator en de driefasige - op de rotor. De driefasige wikkeling bestaat uit drie spoelen die met 120 ° ten opzichte van elkaar zijn verschoven. Ze worden gelegd in de groeven van de rotor en zijn verbonden met de ster. De uiteinden van de fase (1F, 2F, CF) van de wikkelingen worden verwijderd door drie contactringen op de rotoras.

Er zijn twee modi van de werking van de eliminaties. In het geval dat een paar selees wordt gebruikt voor het verzenden van hoekbewegingen op afstand, wordt de modus indicator (aangeeft) (Fig. 13, A). Primaire single-fase-koelers zijn verbonden met een eenfasig afwisselend actueel netwerk en secundaire driefasige wikkelingen zijn met elkaar verbonden. Met dezelfde positie van de rotoren van de eliminaties ten opzichte van de staten in de wikkelingen van rotoren, stroomt de stroom niet.Als de afdichtingssensor (SD) naar een andere hoek draait, worden alle EMF van de monden van de eliminaties door fase verplaatst. Als gevolg van de faseverschuiving ontstaat er een EOF-verschil, dat de stroom van geëgaliseerde stromingen op rotorwinden veroorzaakt. Wanneer de rotorstroom interageert met het statorveld in de Sepper-ontvanger (SP), wordt een roterend moment gecreëerd, in het kader van de actie waarvan de Rotor van de afdichting-ontvanger roteert totdat het EDC-evenwicht opnieuw wordt gerestaureerd. Dientengevolge draait de Agrasine-ontvangerrotor dezelfde hoek die de Segust-sensorrotor werd gedraaid.

De tweede mogelijke werkingsmodus van de eliminel is transformator (Fig. 13, B). In tegenstelling tot de indicatiemodus in de transformatormodus naar het AC-netwerk, is slechts een enkelfasige voering van de afdichtsensor aangesloten en een wikkeling met een enkele fase-essay-ontvanger is een uitvoer: een signaal wordt verwijderd, de proportionele hoek van Mismatching van de incrementele rotors van het landbouwpaar en voert de input van het tracking-aandrijfsysteem of uitvoerend mechanisme in.

Snelheidssensorencreëer besturingssignalen, afhankelijk van de snelheid. De bredere verdeling in werktuigbouwkunde ontving de hieronder beschreven sensoren.

Tacogenerators Dienen om de rotatiefrequentie te meten. Afhankelijk van het type stroom, worden constante en wisselende huidige tachogenerators onderscheiden. DC Tach-generatoren worden gescheiden door een excitatiemethode op tachogenerators met excitatie van permanente magneten (Fig. 14, A) en met elektromagnetische excitatie. Die en anderen zijn een DC-machine met kleine grootte. De spanning op de ankerklemmen is evenredig met de rotatiefrequentie van de ankerschacht, d.w.z. e \u003d u \u003d k e pH Ω, waarbij E EDC is, geïnduceerd in de ankerwikkeling; F - de stroom van excitatie; K e - machine constructieve coëfficiënt. Gezien het feit dat de excitatiestroom permanent is, kan het worden geschreven: U \u003d K TG Ω, waarbij K TG \u003d K E F.

Volgens het beginsel van de actie van de Tahoge-generatie AC, zijn ze verdeeld in synchroon en asynchroon. Asynchrone tachogenerator werd bredere verdeling verkregen. Het ontwerp van de asynchrone tachogenerator is vergelijkbaar met het ontwerp van een tweefasige asynchrone motor (Fig. 14, B). De tachogenerator heeft twee wikkelingen: de excitatiewikkeling van de OB- en uitvoerwikkeling. Bij het roteren van de rotor in de uitgangswikkeling wordt de EMF geleid, evenredig met de rotatiesnelheid, d.w.z. e \u003d k tg u b Ω, waarbij K TG een structurele coëfficiënt van de tachogenerator is; U B - excitatiewikkelingspanning; Ω - rotor rotatie frequentie.

Snelheidsregeling relais (rks) (Fig. 14, C) bestaat uit een permanente magneet 3, die zich op de as bevindt (ingangssignaal), evenals ringen 4, waarin het type "belichewiel" type bevindt. Op een andere as die op de ring is aangesloten, bevindt de pusher 1, die de contactgroep K.1, K2 beïnvloedt, die wordt teruggestuurd naar de oorspronkelijke positie onder de werking van Springs 2 en 5. Bij het roteren van de RCA-as leidt de roterende magneet in de wikkeling in de ring, EMF. De stroom, die over de wikkeling gaat, interageert met de magnetische flux van de roterende magneet, als gevolg daarvan wordt een koppel gecreëerd, dat, die de ring met de pusher draait, de contacten beïnvloedt en ervoor zorgt dat ze triggeren.

Vermogenssensoren Geef het creëren van besturingssignalen, afhankelijk van de krachten die in de werkorganen zijn gemaakt.

Elektromechanische sensoren. Een van de soorten elektromechanische vermogenssensor (Fig. 15, A) is een kokkoppeling 2 met afgeschuinde tanden, die onder de werking van de lente 3 sluiten. Een van de Semumut zit op de schacht met een schuifsleutel. De alumpta door de hefboom 4 beïnvloedt de microswitch 1.In het geval van een bepaalde sterkte van de verschuiving, veroorzaakt de verschuiving in het mengsel, waardoor de hendel op de microswitch wordt geactiveerd om het te activeren.

Huidig \u200b\u200brelais(Fig. 15, B) bestaat uit een stroomspoel 1, hendel 2 en contacten K1, K2. De stroomspiraal is opgenomen in het circuit van de elektromotor, wat leidt tot de beweging van het werklichaam, waarvan de sterkte wordt gecontroleerd. Met een van kracht in het werklichaam neemt de stroomstroom toe, wat leidt tot een beweging van het werklichaam, waardoor dit op hun beurt een toename van de stroomsterkte in de huidige haspelspoel, en de elektromagnetische kracht F van de De huidige spoel wordt groter dan de kracht van de lente 3F PR (veersterkte is geïnstalleerd met behulp van een stelschroef).De hendel zal plaatsvinden, wat, die van invloed is op de contacten, hen zal activeren.

Tensometrische sensoren Weerstand is ontworpen om elastische vervormingen (stretching, compressie, buig en koppel) delen van machines en structuren in lineaire en platcirkelde toestand te bepalen wanneer ze worden blootgesteld aan statische en dynamische belastingen.

De basis van het ontwerp van de sensoren (Fig. 15, C) is de constante draad met een diameter van 0,01-0,05 mm, gecomponeerd door een zigzagrooster tussen de gelijmde stroken papier of film.

Om vervormingen te meten, wordt de sensor vastgelijmd aan het oppervlak van het gemeten deel.

Bij blootstelling aan het testitem of het ontwerp van eventuele vervormingen, bijvoorbeeld uitrekken, zal de sensorgraad uitrekken. Tegelijkertijd, als gevolg van een toename van de lengte L van de draad van de stammeter en vermindert de dwarsdoorsnede S, de draadweerstand r \u003d pl / s verhoogt. Deze weerstand is de uitvoergrootte van de sensor. Een dergelijke vervorming wordt weergegeven in de figuur met een vaste pijl. Als de vervorming wordt verzonden zoals getoond in de figuur van een gestippelde pijl, is de draad van de stammeter op de plaatsen van zijn buiging nog meer buigen. De lengte en dikte van de draad worden praktisch niet gewijzigd, de sensorweerstand verandert niet. Dit toont aan dat de vervorming van een dergelijke richting de sensor niet meet. In aanvulling op draad zijn er nog steeds stammeters, waarin het geleidende element is gemaakt van een folie met een dikte van 4-12 mm. In vergelijking met de draden van de bedrijfstroom zijn deze sensoren aanzienlijk hoger, daarom wordt de gevoeligheidsgevoeligheid verhoogd.

Piëzo-elektrische sensoren Om de krachten te meten zijn een kwartsplaat 1 (fig. 15, g). Aan beide zijden wordt het gespoten of gelijmd met geleidende lijmelektroden 2, van die verwijderd uitgangsspanning.

Twee elektroden en kwarts-diëlektrische vorm een \u200b\u200bcondensator, op de elektroden waarvan er elektrische kosten zijn, die voortvloeien uit een direct piëzo-elektrisch effect wanneer deze wordt gecomprimeerd door een kwartslagplaat.

De elektrische lading is evenredig met de compressiekracht P: q \u003d αr, waarbij a een evenredigheidscoëfficiënt is die Piëzomodul wordt genoemd. Onder de actie van de veranderende kracht P op de sensorelektroden, verschijnt de uitgangsspanning u \u003d Q / (met D + S M) \u003d α / (met D + S M) P, waar met D-sensorcapaciteit; C M - Montagecapaciteit. De uitgangsspanning van de sensoren varieert van de millivolt-eenheden tot eenheden van Volt.

Drukschakelaar (Fig. 16). Veranderen van de lading in de werkorganen veroorzaakt een drukverandering in het hydraulische systeem (HS), en bijgevolg de verandering in druk in het vlak en de sensor, die is verbonden met het hydraulische systeem. Er is een buiging van het membraan 1; Met deze hendel 2, knijpen de veer 3, draait en handelt zich op de microswitch 5, waardoor het triggeert. Het vermogen van het relais is instelbaar met behulp van een stelschroef 4. Beschermende drukrelais worden ook gebruikt in de vorm van een afvoerklep.

Om een \u200b\u200bhoge gevoeligheid van de druksensor te bereiken, wordt meestal een groot kristal met een complexe structuur gebruikt. Maar een dergelijke structuur leidt tot het feit dat de zwaartekracht en trillingen een merkbaar effect hebben op de sensor. Hoe kun je deze tegenstellingen vermijden?

Allsensoren Druksensor-kristallen gebruiken Collineaire Beam2-eigen technologie die is geregistreerd als Cobeam² ™. Deze technologie heeft een doorbraak in de techniek gepleegd om piëzoresistieve sensoren te creëren in vergelijking met conventionele siliciumvervormingstechnologie. Met Technology Cobeam² ™ kunt u een hoog gevoel van gevoeligheid van de druksensor krijgen, die eerder een complexe structuur en een enorme kristallen topologie nodig heeft. Vanwege de eliminatie van een complexe structuur worden de effecten van zwaartekracht en trillingen aanzienlijk verminderd.

Allsensors produceert vier variëteiten van druksensoren:

• met basisuitgang (niet-gecompasseerde sensor),
• met MV-uitgang (gecompenseerde sensor),
• met versterker,
• met digitale uitgang.

Basissensoren bieden niet-gecompasseerd en ongeschikt MV-uitgangssignaal. Deze sensoren hebben een onbewerkt uitgangssignaal zonder compenserende fouten, bijvoorbeeld, zoals het effect van de temperatuur. Bij gebruik van basissensoren voegen OEM-fabrikanten gewoonlijk hun compensatieschema toe. Basissensoren zijn oplossingen met lage budget, die het vaakst aan de vereisten van OEM-fabrikanten voldoet.

Allsensoren biedt ook sensoren met compensatie en gekalibreerde MV-uitgang. Deze sensoren hebben een thermocompressie en offset en schaalkalibratie, waarmee meer accurate gegevens kunnen worden verkregen. Bovendien geeft de fabrikant sensoren vrij met een versterkt uitgangssignaal. Dit type sensor is geschikt voor oplossingen die geen eigen versterker hebben en die om welke reden dan ook bijvoorbeeld een daling van de algehele afmetingen of het stroomverbruik, niet op vergoeding kan worden geïnstalleerd.

En ten slotte produceert de fabrikant digitale uitgangssensoren. Sensoren met thermocompensatie zijn verkrijgbaar in drie temperatuurbereiken:

• commercieel (5 ⁰c ... 50 ⁰c),
• industrieel (-25 ⁰c ... 85 ⁰c),
• militair (-40 ⁰c ... 125 ⁰c).

Over het bedrijf: allsensors is gespecialiseerd in de productie van druksensoren met een nadruk op lagedruksensoren voor medische en industriële toepassingen. Bereik van het meten van de druk van producten van 0,01 tot 150 psi.

Om commentaar te geven op de materialen van de site en volledige toegang krijgen tot ons forum dat u nodig hebt registreren .

• Een zeer nuttige nieuwheid in termen van aanwezigheid van sensorwijzigingen met compensatie, initiële kalibratie en digitale koppeling. Ik ben het er niet mee eens dat de aangegeven technologie als een doorbraak kan worden beschouwd. De oorzaak van de aanwezigheid van een "groot kristal met een complexe structuur" in halfgeleiderstam-meters is de noodzaak om te compenseren voor de niet-lineariteit van de temperatuurkenmerken en de elastische eigenschappen van de zeef. Bovendien, in het werkbereik van vervormingen en temperaturen, drijven deze kenmerken veel van het monster naar het monster in het podium p-N-formatie overgangen. Vandaar de ingewikkelde patronen gevormd in de platte structuur van de sensor. Ik heb een paar binnenlandse corpus-inzet C50 met voorraad en zonder (verplaatsingssensoren en druksensoren). Voor zover ik weet, worden ze gebruikt bij NPP's en andere verantwoordelijke regelingen van de ACS, mogelijk in het leger. In plaats van klassieke diffusie-tesorors op een halfgeleider, wordt siliciumtechnologie op Sapphire gebruikt (ik kan verkeerd zijn, een andere diëlektrische kan worden gebruikt). Binnenin - het kunstwerk (wie begrijpt)! De karakteristieke afmetingen van het "kristal" van de sensorplaat is ergens 5 * 5 mm met een dikte van een dergelijk substraat 0,05-0,1 mm. "Binnen" is een doorschijnende plaat een geheel "stad" van micrometeriliciumfilm die op het oppervlak wordt gekweekt. Dit, in het algemeen, sieraden dun werk, Het is mogelijk om een \u200b\u200blange tijd door een vergrootglas te overwegen. Vier conclusies worden tot aan de behuizing van de gouden draad geveegd. Aangedreven. Metrologische kenmerken zijn erg hoog. In elk geval, de meest interessante signaal-ruisverhouding voor ons op de micrometerbeweging van de staaf 10 keer beter dan de indicatoren die zijn verkregen op de stand met gewone raastoren en alternatieve sensoren op magnetisch gevoelige chips. Helaas is er geen hoge resolutie kamer bij de hand om het enkele kristal zelf te fotograferen. Extern uiterlijk op deze http://icm-tec.com/index3_14.htm (de tweede regel van de onderstaande tabel). Vergelijkbaar met het vullen van Sapphire-sensoren worden veel gebruikt in thermische stroom. Maar deze ontwikkeling is bijna 30 jaar geleden, waarschijnlijk met oneindige steunen van de mini-hen (ik ken de status van de vraag niet). Ik ben ervan overtuigd dat er altijd de mogelijkheid is om OEM-componenten te vinden met genoeg hoge klasse Nauwkeurigheid voor een specifieke taak. Immers, de kwestie van "revolutionaire" technologie als zodanig is altijd een kwestie van waarde. In die zin zou het nuttig zijn om oplossingen van bepaalde fabrikanten van stam-formers te vergelijken in het kader van de opgegeven nauwkeurigheidsklasse. Maar er waren geen "secties" van de markt.

nieuws

Automatisering van verschillende technologische processen, efficiënt beheer van verschillende aggregaten, machines, mechanismen vereisen talloze metingen van verschillende fysieke hoeveelheden.
Sensoren (in de literatuur worden vaak aangeduid als meettransducers), of op een andere manier, sensoren zijn elementen van veel automatiseringssystemen - met behulp van deze informatie over de parameters van het gecontroleerde systeem of het apparaat.
Sensor - Dit is een element van een meet-, signaal-, regel- of besturingsinrichting die een gecontroleerde waarde (temperatuur, druk, frequentie, lichtvermogen, elektrische spanning, stroom, enz.) Omzet aan een signaal, handig voor meting, transmissie, opslag, Verwerking, registratie, registratie en soms om deze te beïnvloeden op beheerde processen. Of eenvoudiger, de sensor is een apparaat dat het ingangseffect van elke fysieke waarde omzet in een signaal dat handig is voor verder gebruik.
De gebruikte sensoren zijn zeer divers en kunnen worden geclassificeerd door verschillende functies:
Afhankelijk van de soort van de ingang (gemeten) waarde Onderscheid: mechanische verplaatsingssensoren (lineair en hoekig), pneumatische, elektrische, flowmeters, snelheidssensoren, versnelling, inspanning, temperatuur, druk, enz.
Momenteel zijn er ongeveer de volgende verdeling van het aandeel van het aandeel van verschillende fysieke hoeveelheden in de industrie: temperatuur - 50%, consumptie (massa en volumetrisch) - 15%, druk - 10%, niveau - 5%, hoeveelheid (gewicht, volume ) - 5%, tijd - 4%, elektrische en magnetische waarden - minder dan 4%.

Uitgang Waarin de ingangswaarde wordt geconverteerd, worden de niet-elektrische en elektrische elektrische onderscheiden: DC-sensoren (EMF of spanning), AC-amplitudesensoren (EMF of spanning), AC-frequentiesensoren (EMF of spanning), weerstandsensoren (actief, inductief of capacitief) en etc.
De meeste sensoren zijn elektrisch. Dit komt door het volgende voordelen Elektrische metingen:
- Elektrische waarden worden op geschikte wijze naar de afstand verzonden en de transmissie wordt bij hoge snelheid uitgevoerd;

De elektrische waarden zijn universeel in de zin dat alle andere waarden kunnen worden omgezet in elektrisch en vice versa;

Ze worden precies omgezet in digitale code en laten u een hoge nauwkeurigheid, gevoeligheid en mate van meting bereiken.

Door beginsel van actie Sensoren kunnen worden onderverdeeld in twee klassen: generator en parametrische (modulatorsensoren). Generatorsensoren worden direct getransformeerd in een elektrisch signaal.
Parametrische sensoren De ingangswaarde wordt geconverteerd naar een verandering in elke elektrische parameter (R, L of C) van de sensor.
Volgens het operatieprincipe kunnen de sensoren ook worden onderverdeeld in ohmic, robuust, foto-elektrisch (optisch-elektronisch), inductief, capacitief en d.r.

Drie cijfers van sensoren onderscheiden:

Analoge sensoren, d.w.z. sensoren die analoog signaal genereren, zijn evenredig met de verandering in de ingangswaarde;

Digitale sensoren die een pulsequentie of een binair woord genereren;

Binaire (binaire) sensoren die slechts twee niveaus een signaal produceren: "ingeschakeld / uit" (met andere woorden, 0 of 1); Ze kregen wijdverspreid vanwege hun eenvoud.

Vereisten voor sensoren:

Ondubbelzinnige afhankelijkheid van de uitgangswaarde van de invoer;

Stabiliteitskenmerken in de tijd;

Hoge gevoeligheid;

Kleine maten en gewicht;

Geen omgekeerd effect op het gecontroleerde proces en op de gecontroleerde parameter;

Werk voor verschillende omstandigheden operatie;

Verschillende installatie-opties.

Parametrische sensoren.

Parametrische sensoren (Sensoren-modulatoren) De X-ingangswaarde wordt geconverteerd naar een wijziging in elke elektrische parameter (R, L of C) van de sensor. Verander een wijziging in de monument van de beursgenoteerde sensor zonder een energiesignaal (spanning of stroom) is niet mogelijk. Om de wijziging in de overeenkomstige sensorparameter alleen te identificeren en de sensor te laten reageren op de stroom of spanning, aangezien de vermelde parameters en het karakteriseren van deze reactie. Daarom vereisen parametrische sensoren het gebruik van speciale meetcircuits met een constante of wisselstroom.

Ohmic (resistieve) sensoren - Het bedrijfsbeginsel is gebaseerd op de verandering in hun actieve weerstand bij het wijzigen van de lengte L, het gebied van de dwarsdoorsnede s of resistiviteit P:

R \u003d pl / s

Bovendien wordt de afhankelijkheid van de waarden van actieve weerstand van de contactdruk en verlichting van fotcellen gebruikt. In overeenstemming hiermee zijn de OHMIC-sensoren verdeeld in: contact, potentiometrisch (klinken), stamweerstand, thermistor, fotoresistor.

Contact sensoren - dit is vereenvoudigde weergave Weerstandsensoren die de transmissie van het primaire element omzetten naar de springvormige verandering in de weerstand van het elektrische circuit. Met behulp van contactsensoren worden de inspanningen, beweging, temperatuur, objectafmetingen gemeten en gecontroleerd, hun vorm beheerd, enz. Contactsensoren omvatten reis- en eindschakelaars, contactthermometers en zogenaamde elektrodesensoren die voornamelijk worden gebruikt om de beperkende niveaus te meten van elektrisch geleidende vloeistoffen.

Contactsensoren kunnen zowel bij een constante en wisselstroom werken. Afhankelijk van de meetgrenzen kunnen de contactsensoren één limiet en vermenigvuldig zijn. Dit laatste worden gebruikt om de waarden die onder belangrijke limieten variëren, terwijl het deel van de RE-weerstand in het elektrische circuit consequent kort is.

Het ontbreken van contactsensoren is de complexiteit van de implementatie van continue monitoring en beperkte levensduur van het contactsysteem. Maar dankzij de maximale eenvoud van deze sensoren worden ze op grote schaal gebruikt in automatiseringssystemen.

Pijnsensoren vertegenwoordigen een weerstand met variërende actieve weerstand. De ingangswaarde van de sensor verplaatst het contact en de uitvoer is de wijziging in zijn weerstand. Contact verplaatsen is mechanisch verbonden met het object, bewegend (hoekig of lineair) dat moet worden geconverteerd.

De hoogste voortplanting was de potentiometrische regeling voor het opnemen van de rosight-sensor waarin de herkangen opgenomen zijn volgens het spanningsdividercircuit. Herinner eraan dat de spanningsverdeler een elektrische inrichting wordt genoemd voor het verdelen van een constante of afwisselende spanning in delen; Met de spanningsdivider kunt u (gebruik) slechts een deel van de bestaande spanning verwijderen door middel van elektrische ketenelementen bestaande uit weerstanden, condensatoren of inductorspoelen. Een variabele weerstand, opgenomen volgens de dividerschema van de spanning, wordt de potentiometer genoemd.

Meestal worden robuuste sensoren gebruikt in mechanische meetinstrumenten om hun getuigenis om te zetten in elektrische waarden (stroom of spanning), bijvoorbeeld in floatmeters van vloeistoffen, verschillende drukmeters, enz.

De sensor in de vorm van een eenvoudige rheostat wordt bijna niet gebruikt vanwege de significante niet-lineariteit van zijn statische kenmerken van IH \u003d F (X), waar het de stroom in de belasting is.

De uitgangswaarde van een dergelijke sensor is de spanningsval in de uralen tussen bewegen en een van de vaste contacten. De afhankelijkheid van de uitgangsspanning van de beweging van contact Ural \u003d F (x) komt overeen met de wet van weerstandsverandering langs de potentiometer. De wet van de verdeling van weerstand langs de lengte van de potentiometer, bepaald door het ontwerp, kan lineair of niet-lineair zijn. Potentiometrische sensoren, structureel die variabele weerstanden vertegenwoordigt, worden uitgevoerd vanuit verschillende materialen - wikkeldraad, metalen films, halfgeleiders, enz.

Tezoristors (strain gauge sensoren) dienen om te meten mechanische spanningen, kleine vervormingen, trillingen. Het effect van tensoristors is gebaseerd op een stam-effect, dat bestaat uit het veranderen van de actieve weerstand van geleidende en halfgeleidermaterialen onder invloed van hun inspanningen die aan hen zijn bevestigd.

Thermometrisch Sensoren (thermistors) - Weerstand is afhankelijk van de temperatuur. De thermistoren worden op twee manieren als sensoren gebruikt:

1) De temperatuur van de thermistor wordt bepaald door het milieu; De stroom die door de thermistor loopt, is zo klein dat het de thermistor niet veroorzaakt. In dit geval wordt de thermistor gebruikt als een temperatuursensor en wordt vaak een "weerstandthermometer" genoemd.

2) De temperatuur van de thermistor wordt bepaald door de mate van verwarming door een permanente stroom- en koelomstandigheden. In dit geval wordt de constante temperatuur bepaald door de warmteoverdrachtsomstandigheden van het thermistoroppervlak (de snelheid van het milieu - gas of vloeistof - ten opzichte van de thermistor, de dichtheid, viscositeit en temperatuur), daarom kan de thermistor worden gebruikt als een Debietsnelheidsensor, thermische geleidbaarheid van het milieu, gasdichtheid, enz. P. In zo'n soort sensoren is er een tweetraps conversie: de gemeten waarde wordt eerst geconverteerd naar een verandering in de temperatuur van de thermistor, die is vervolgens geconverteerd naar de weerstandsverandering.

De thermistoren zijn vervaardigd van zowel zuivere metalen als halfgeleiders. Het materiaal waaruit dergelijke sensoren wordt vervaardigd, moet een hoge temperatuurcoëfficiënt van weerstand hebben, waar mogelijk met een lineaire afhankelijkheid van weerstand tegen temperatuur, een goede reproduceerbaarheid van eigenschappen en traagheid tot milieueffecten. Tot de grootste omvang, voldoen alle gespecificeerde eigenschappen aan platina; In een beetje minder - koper en nikkel.

In vergelijking met metalen thermistoren hebben halfgeleidershowistors (thermistoren) een hogere gevoeligheid.

Inductieve sensoren Serveer voor contactloze ontvangst van informatie over de bewegingen van de werkgroepen van machines, mechanismen, robots, enz. en transformeren van deze informatie in een elektrisch signaal.

Het principe van de inductieve sensor is gebaseerd op het veranderen van de inductantie van de wikkeling op de magnetische lijn, afhankelijk van de positie individuele elementen Magnetische pijplijn (ankers, kern, enz.). In dergelijke sensoren wordt de lineaire of hoekbeweging X (invoerwaarde) omgezet in een verandering in de inductantie (L) van de sensor. Gebruikt om hoekige en lineaire verplaatsingen, vervormingen, groottecontrole, etc. te meten

In het eenvoudigste geval is de inductieve sensor een inductor van inductantie met een magnetische kern, waarbij het beweegbare element dat (anker) beweegt onder de werking van de gemeten waarde.

De inductieve sensor herkent en reageert dienovereenkomstig op alle geleidende items. De inductieve sensor is niet-contact, vereist geen mechanische impact, het werkt contactloos als gevolg van veranderingen in het elektromagnetische veld.

Voordelen:

Geen mechanische slijtage, er zijn geen storingen geassocieerd met de status van contacten

Er is geen verdwaalde contacten en valse reacties

Hoge schakelfrequentie tot 3000 Hz

Mechanisch resistent

Nadelen - Relatief kleine gevoeligheid, de afhankelijkheid van de inductieve weerstand van de frequentie van de voedingsspanning, een significant omgekeerd effect van de sensor op de gemeten waarde (door aantrekking van het anker aan de kern).

Capacitieve sensoren - het bedrijfsbeginsel is gebaseerd op de afhankelijkheid van de elektrische capaciteit van de condensator uit de grootte, de relatieve positie van zijn platen en op de diëlektrische constante van het medium tussen hen.

Voor een tweevoetse platte condensator wordt een elektrische capaciteit bepaald door de uitdrukking:

waar EO een diëlektrische constante is; Es - familielid de diëlektrische constante media tussen de platen; S is het actieve gebied van de vergulde; H is de afstand tussen de condensorplaten.

De afhankelijkheden C (S) en C (H) worden gebruikt om mechanische verplaatsingen om te zetten in een capaciteitsverandering.

Capacitieve sensoren, evenals inductief, voeden met afwisselende spanning (meestal verhoogde frequentie - tot dozijn megahertz). Als meetcircuits worden brugschakelingen en schema's meestal gebruikt met behulp van resonante contouren. In het laatste geval, in de regel, de afhankelijkheid van de frequentie van de oscillaties van de generator uit de container van het resonant-circuit, d.w.z. De sensor heeft een frequentie-uitgang.

De voordelen van capacitieve sensoren zijn eenvoud, hoge gevoeligheid en kleine traagheid. Nadelen - het effect van externe elektrische velden, relatieve complexiteit van meetinrichtingen.

Capacitieve sensoren worden gebruikt om hoekverplaatsingen te meten, zeer kleine lineaire bewegingen, trillingen, bewegingssnelheid, enz., Evenals voor het afspelen gespecificeerde functies (Harmonische, zagen, rechthoekig, enz.).

Capacitieve omzetters, de diëlektrische permeabiliteit van de veranderingen als gevolg van de beweging, vervorming of verandering van de samenstelling van de diëlektrische, wordt gebruikt als de niveausensoren van niet-geleidende vloeistoffen, bulk- en poedervormige materialen, dikte van de laag van niet-geleidende materiaal Materialen (dikte-meters), evenals de controle van vochtigheid en samenstelling van de substantie.

Sensoren - generatoren.

Generatorsensoren Een directe omzetting van een ingangswaarde X in een elektrisch signaal wordt uitgevoerd. Dergelijke sensoren zetten de bronergie van de ingang (gemeten) waarde onmiddellijk in het elektrische signaal, d.w.z. Ze zijn als elektrische stroomgeneratoren (vanwaar en de naam van dergelijke sensoren - ze genereren een elektrisch signaal).

Aanvullende elektriciteitsbronnen voor dergelijke sensoren zijn niet fundamenteel vereist (desondanks extra elektriciteit kan nodig zijn om het uitgangssignaal van de sensor te verbeteren en deze om te zetten naar andere signalen en andere doeleinden). Generator is thermo-elektrisch, piëzo-elektrisch, inductie, fotovoltaïsch en vele andere soorten sensoren.

Inductiessensoren Converteer de gemeten niet-elektrische waarde in de EDC-inductie. Het principe van de werking van de sensoren is gebaseerd op de wet van elektromagnetische inductie. Deze sensoren omvatten directe en wisselstroomtaöeurers, die kleine elektromashische generatoren zijn, waarbij de uitgangsspanning evenredig is met de hoeksnelheid van de rotatie van de generatoras. Tacogenerators worden gebruikt als hoekige snelheidssensoren.

De tachogenerator is een elektrische machine die in de generatormodus werkt. In dit geval is de gegenereerde EMF evenredig met de snelheid van rotatie en omvang van de magnetische flux. Bovendien verandert de rotatiesnelheid de frequentie van EDC-wijzigingen. Toegepast als snelheidssensoren (rotatiesnelheid).

Temperatuursensoren.

In de moderne industriële productie worden de meest voorkomende temperaturen gemeten (dus kerncentrale Middelgrote grootte is ongeveer 1.500 punten, waarin deze meting wordt uitgevoerd, en grote onderneming chemische industrie Er zijn meer dan 20 duizend) van dergelijke punten. Wijde selectie Gemeten temperaturen, een verscheidenheid aan voorwaarden voor het gebruik van meetinstrumenten en vereisten voor hen bepalen de verscheidenheid aan gebruikte temperatuurmeetinstrumenten.

Als we de temperatuursensoren voor industrieel gebruik beschouwen, kunnen hun basisklassen worden onderscheiden: siliciumtemperatuursensoren, bimetallische sensoren, vloeistof en gasthermometers, Thermische inbrektoren, thermistoren, thermoklopers, weerstand thermische converters, infraroodsensoren.

Siliconensensoren Temperaturen gebruiken de afhankelijkheid van de weerstand van halfgeleider silicium uit de temperatuur. Bereik van gemeten temperaturen -50 ... + 150 0c. Gebruikt voornamelijk om de temperatuur in de elektronische apparaten te meten.

Bimetallische sensor Gemaakt van twee heterogene metalen platen die tussen zichzelf worden gebonden. Verschillende metalen hebben anders temperatuurcoëfficiënt Extensies. Als het metaal dat op de plaat is aangesloten, wordt verwarmd of koel, dan zal het buigen, het wordt gesloten (open) elektrische contacten of draait u de pijl in de indicator. Bereik van het werk van bimetallische sensoren -40 ... + 550 0c. Gebruikt om het oppervlak te meten solide tel en vloeistoftemperatuur. De belangrijkste toepassingen zijn de automobielindustrie, verwarmings- en waterverwarmingssystemen.

Thermo-indicatoren- Dit zijn speciale stoffen die hun kleur veranderen onder invloed van temperatuur. Kleurverandering kan omkeerbaar en onomkeerbaar zijn. Geproduceerd in de vorm van films.

Weerstand thermokoppels.

Het principe van thermokoppelhouders van weerstand (thermistoren) is gebaseerd op het veranderen van de elektrische weerstand van geleiders en halfgeleiders, afhankelijk van de temperatuur (die eerder worden beschouwd).

Platinum-thermistors zijn ontworpen om de temperaturen te meten, variërend van -260 tot 1100 0. De wijdverbreide in de praktijk ontving goedkopere koperen thermistors, met een lineaire afhankelijkheid van weerstand tegen temperatuur.

Het nadeel van koper is een kleine specifieke weerstand en lichte oxidatie bij hoge temperaturen, waardoor de uiteindelijke limiet voor het gebruik van de thermometers van koperen weerstand beperkt is tot de temperatuur 180 0c. In stabiliteit en reproduceerbaarheid van kenmerken zijn koperen thermistoren inferieur aan platina. Nikkel wordt gebruikt in low-cost-metingssensoren in kamertemperatuurbereik.

Halfgeleiderhermistors (thermistors) hebben een negatieve of positieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand, waarvan de waarde op 20 0c is (2 ... 8) * 10-2 (0c) -1, d.w.z. Een orde van grootte meer dan koper en platina. Semiconductor-thermistors met zeer kleine maten hebben hoge weerstandswaarden (tot 1 MΩ). Als een semicult. Materialen worden gebruikt Oxiden van metalen: halfgeleiderhowistors van de KMT-typen - een mengsel van kobalt- en mangaanoxiden en MMT - koper en mangaan.

Semiconductor-temperatuursensoren hebben een hoge stabiliteit van tijdkenmerken en worden gebruikt om temperaturen in het bereik van -100 tot 2000 te wijzigen.

Thermo-elektrische converters (thermokoppels) - het principe van thermokoppels is gebaseerd op een thermo-elektrisch effect, dat is dat in de aanwezigheid van temperaturen van plaatsen van verbindingen (spawning) van twee heterogene metalen of halfgeleiders, een elektromotorische kracht ontstaat in de contour, de thermo-elctributie genoemd (verkorte thermo-emf ). In een bepaald temperatuurbereik kan worden aangenomen dat de Thermo-EMF recht evenredig is met het temperatuurverschil ΔT \u003d T1 - T0 tussen de spam en de uiteinden van het thermokoppel.

De uiteinden van de thermokoppels ondergedompeld op woensdag, waarvan de temperatuur wordt gemeten, wordt het thermokoppelwerkuiteinde genoemd. Einden die in het milieu zijn en die typisch aan de draden aan het meetcircuit zijn bevestigd, worden vrije uiteinden genoemd. De temperatuur van deze uiteinden is om constant te handhaven. Tegelijkertijd zal de toestand van Thermo-EMF's afhangen van de temperatuur van de T1 van het werkuiteinde.

Up \u003d et \u003d c (t1 - t0),

waarbij C een coëfficiënt is, afhankelijk van thermokoppelgeleiders.

De gemaakte EMF-thermokoppels is relatief klein: het bedraagt \u200b\u200bniet meer dan 8 MV voor elke 100 ° C en wordt meestal niet groter dan 70 MV door een absolute waarde. Thermokoppels maken meettemperatuur in het bereik van -200 tot 2200 ° C toe.

Platinum, Platinorades, Chromel, Aluminium ontving de grootste distributie voor de vervaardiging van thermo-elektrische converters.

Thermokoppels hebben de volgende voordelen: eenvoud van productie en betrouwbaarheid in bedrijf, lage kosten, gebrek aan voedingen en de mogelijkheid van metingen in een groot temperatuurbereik.

Samen met deze thermokoppels zijn enkele nadelen kenmerkend voor zowel thermistoren, de nauwkeurigheid van de meting, de aanwezigheid van significante thermische inertie, de noodzaak om een \u200b\u200bwijziging in te voeren op de temperatuur van de vrije uiteinden en de noodzaak om speciale verbindingsdraden toe te passen.

Infraroodsensoren (pyrometers) - gebruik de stralingssenenergie van verwarmde lichamen, waardoor het meten van de oppervlaktetemperatuur op een afstand. Pyrometers zijn verdeeld in straling, helderheid en kleur.

Straling pyrometers Gebruikt om de temperatuur van 20 tot 2500 0s te meten, en het apparaat meet de integrale intensiteit van de straling van het echte object.

Helderheid (optische) pyrometers Gebruikt om temperaturen van 500 tot 4000 ° C te meten. Ze zijn gebaseerd op een vergelijking in een smal gedeelte van de helderheid spectright van het onderwijsonderwerp met de helderheid van de exemplarische emitter (fotometrische lamp).

Kleur pyrometers Gebaseerd op de meting van de stralingsintensiteitsratio bij twee golflengten, meestal geselecteerd in het rode of blauwe deel van het spectrum; Ze worden gebruikt om de temperatuur in het bereik van 800 0s te meten.

Met pyrometers kunt u de temperatuur in moeilijk bereikbare plaatsen en de temperatuur van bewegende objecten, hoge temperaturen, waar andere sensoren niet langer werken.

Quartz thermische converters.

Om temperaturen van - 80 tot 250 ° C te meten, worden de zogenaamde kwarts-thermokoppels vaak gebruikt, met behulp van de afhankelijkheid van de zelffrequentie van het kwartselelement op temperatuur. De werking van deze sensoren is gebaseerd op het feit dat de afhankelijkheid van de frequentie van de omzetter uit de temperatuur en de lineariteit van de conversiefunctie varieert afhankelijk van de snijgerichtheid ten opzichte van de assen van het kwartskristal. Deze sensoren worden veel gebruikt in digitale thermometers.

Piëzo-elektrische sensoren.

Het effect van piëzo-elektrische sensoren is gebaseerd op het gebruik van een piëzo-elektrisch effect (piëzoelecthe-effect), dat bestaat uit het feit dat tijdens compressie of uitrekken van sommige kristallen, een elektrische lading op hun randen verschijnt, waarvan de waarde evenredig is met het acteren dwingen.

Het piëzo-elektrische effect is omkeerbaar, d.w.z. de toegepaste elektrische stress veroorzaakt de vervorming van de piëzo-elektrische monster - compressie of uitrekken volgens het teken van de toegepaste spanning. Dit fenomeen genaamd The Reverse PiezoElecthe-effect wordt gebruikt om akoestische oscillaties van geluid en ultrasone frequentie te prikkelen en te ontvangen.

Gebruikt om krachten, druk, trillingen, etc. te meten

Optische (foto-elektrische) sensoren.

Onderscheiden analoog en discreet Optische sensoren. Op analoge sensoren verandert het uitgangssignaal in verhouding tot externe verlichting. Het hoofdbereik is geautomatiseerde verlichtingscontrolesystemen.

Discrete typesensoren veranderen de uitvoerstatus naar het tegenovergestelde wanneer de opgegeven verlichtingswaarde is bereikt.

Foto-elektrische sensoren kunnen in bijna alle industrieën worden toegepast. Discrete sensoren worden gebruikt als eigenaardige contactloze schakelaars voor tellen, detecteren, positioneren en andere taken op elke technologische lijn.

Een optische contactloze sensor registreert een verandering in de lichtstroom in het gecontroleerde gebied dat is geassocieerd met een verandering in de positie in de ruimte van eventuele bewegende delen van de mechanismen en machines, de afwezigheid of aanwezigheid van objecten. Vanwege de grote afstanden van de operatie werden optische contactloze sensoren op grote schaal gebruikt in de industrie en niet alleen.

Optische contactloze sensor bestaat uit twee functionele knooppunten, Ontvanger en Emitter. Deze knooppunten kunnen worden uitgevoerd in zowel enkele behuizing als in verschillende behuizingen.

Volgens de methode om een \u200b\u200bobject te detecteren, zijn foto-elektrische sensoren verdeeld in 4 groepen:

1) De straal oversteken - in deze methode zijn de zender en ontvanger gedeeld volgens verschillende gebouwen, waarmee u ze op een werkafstand tegenover elkaar kunt installeren. Het bedrijfsbeginsel is gebaseerd op het feit dat de zender constant een lichtbundel verzendt die een ontvanger ontvangt. Als het signaal van de sensorlicht stopt, wordt de ontvanger als gevolg van de overlapping van het object van de derde partijen onmiddellijk het veranderen van de uitvoerstatus.

2) Reflectie van de reflector - in deze methode zijn de ontvanger en de zender van de sensor in één geval. Een reflector (reflector) is tegenover de sensor geïnstalleerd. Sensoren met een reflector zijn zodanig gerangschikt dat ze, vanwege het polarisatiefilter, ze alleen van de reflector worden ervaren. Dit zijn reflectoren die werken aan het principe van dubbele reflectie. De keuze van een geschikte reflector wordt bepaald door de gewenste afstands- en installatiemogelijkheden. De zender die wordt verzonden door de zender die weerspiegelt van de reflector valt in de sensorontvanger. Als het lichtsignaal stopt, reageert de ontvanger onmiddellijk door de uitvoerstatus te wijzigen.

3) Reflectie van het object - in deze methode zijn de ontvanger en de zender van de sensor in één geval. Tijdens de werkstoestand van de sensor, vallen alle objecten in zijn werkgebied, Word eigenaardige reflectoren. Zodra de lichtbundel weerspiegelt van het object valt op de sensorontvanger, reageert hij onmiddellijk door de uitvoerstatus te veranderen.

4) Vaste reflectie van het object Action-object is hetzelfde als de "reflectie van het object" maar gevoeliger reageert op de afwijking van de instelling naar het object. Het is bijvoorbeeld mogelijk om de gezwollen kurk op een kefirfles te detecteren, onvolledige vulling van vacuümverpakking met producten, enz.

In de bedoeling zijn fotosensoren verdeeld in twee hoofdgroepen: algemene gebruiksensoren en speciale sensoren. Special bevat sensortypes die zijn ontworpen om een \u200b\u200bsmallere cirkel van taken op te lossen. Detectie voor kleuretiket op het voorwerp, detectie van een contrastgrens, de aanwezigheid van labels op transparante verpakking, enz.

Sensor taak detecteert een object op een afstand. Deze afstand varieert binnen 0,3 mm-50m, afhankelijk van het geselecteerde type sensor en de detectiemethode.

Magnetronsensoren.

Microprocessor komt om de knop - familieleden te verplaatsen automatische systemen Kantoor technologisch proces (ACS TP) van de hoogste prestaties en betrouwbaarheid, sensoren zijn uitgerust met digitale communicatie-interfaces, maar dit leidt niet altijd tot een toename van de algehele betrouwbaarheid van het systeem en de nauwkeurigheid van zijn werk. De reden is dat de principes van de meerderheidsprincipes zelf beroemde typen Sensoren leggen harde beperkingen op aan de omstandigheden waarin ze kunnen worden gebruikt.

Bijvoorbeeld, contactloos (capacitief en inductief), evenals tacogenerator snelheidsregelapparaten (uks) worden op grote schaal gebruikt voor het volgen van de bewegingssnelheid van industriële mechanismen. Tachegenerator UK's hebben een mechanische verbinding met een bewegend object en de gevoeligheidszone contactloze apparaten overschrijdt niet meerdere centimeter.

Dit alles creëert niet alleen ongemak bij het installeren van de sensoren, maar maakt het ook moeilijk om deze apparaten in stofomstandigheden te gebruiken, die zich vasthouden aan werkoppervlakken, waardoor valse reacties worden veroorzaakt. De vermelde soorten sensoren zijn niet in staat om het object (bijvoorbeeld de transportband) rechtstreeks te regelen - ze zijn geconfigureerd om de rollen, waaiers, stretch drums, enz. Te verplaatsen, enz. De uitgangssignalen van sommige apparaten zijn zo zwak, dat hieronder is het niveau van industriële interferentie van de werking van krachtige elektrische machines.

Soortgelijke moeilijkheden komen voor bij het gebruik van traditionele niveaus van niveaus - sensoren voor de aanwezigheid van een bulkproduct. Dergelijke apparaten zijn nodig voor de tijdige ontkoppeling van het aanbod van grondstoffen in productiecontainers. De valse respons leidt niet alleen vast en stof, maar ook de aanraking van de productstroom wanneer het in de bunker aankomt. IN onverwarmd gebouwen De werking van de sensoren beïnvloedt de omgevingstemperatuur. Valse reacties van de alarmen veroorzaken frequente stops en lanceringen geladen technologische apparatuur - de belangrijkste oorzaak van zijn ongevallen, leidt tot de rimpelingen, de uitsplitsing van transportbanden, de opkomst van brand- en explosieve situaties.

Gespecificeerde problemen heeft enkele jaren geleden geleid tot de ontwikkeling van fundamenteel nieuwe soorten apparaten - radarsnelheidsregelsensoren, bewegingssensoren en een subjorate, de werking ervan is gebaseerd op de interactie van het gecontroleerde object met een radiosignaal met een frequentie van ongeveer 10 op 10 graden van Hz.

Het gebruik van microgolfbewakingsmethoden voor de status van technologische apparatuur stelt u in staat om de tekortkomingen van de sensoren van traditionele typen volledig kwijt te raken.

De onderscheidende kenmerken van deze apparaten zijn:

Geen mechanisch I. elektrisch contact Met een object (medium) kan de afstand van de sensor naar het object enkele meters zijn;

Directe besturing van het object (transportband, kettingen) en niet hun schijven, stretch drums, enz.;

Kleine energieverbruik;

Ongevoeligheid voor productprijzen door grote werkafstanden;

Hoge geluidsimmuniteit en focus;

Eenmalige instelling voor de hele levensduur;

Hoge betrouwbaarheid, veiligheid, gebrek aan ioniserende straling.

Het principe van de sensor is gebaseerd op het wijzigen van de frequentie van het radiosignaal dat uit het bewegende object wordt weerspiegeld. Dit fenomeen ("Doppler-effect") wordt op grote schaal gebruikt in radarsystemen voor snelheidsmeting van snelheid. Het bewegende object veroorzaakt het uiterlijk van een elektrisch signaal bij de uitvoer van de microgolfontvangst-zendmodule.

Aangezien het signaalniveau afhangt van de eigenschappen van het reflecterende object, kunnen de bewegingssensoren worden gebruikt om de kettingbreking (tape), de aanwezigheid van eventuele voorwerpen of materialen op de transportband te signaleren. De tape heeft een glad oppervlak en een lage reflectiecoëfficiënt. Wanneer de sensor, geïnstalleerd boven de werktak van de transporteur, begint met het verplaatsen van het product, het vergroten van de reflectiecoëfficiënt, signaleert het apparaat de beweging, dat wil zeggen, in feite dat de tape niet leeg is. Op de duur van de uitvoerpuls is het mogelijk om de grootte van de doorgaande objecten op een aanzienlijke afstand te beoordelen, om een \u200b\u200bselectie te produceren, enz.

Vul indien nodig een container (van de bunker naar de mijn), u kunt het einde van het einde van de backfill nauwkeurig bepalen - de sensor die naar een zekere diepte wordt neergelaten, zal de beweging van de vulmiddel laten zien totdat deze bedekt is.

Specifieke voorbeelden van gebruik magnetronsensoren Bewegingen in verschillende industrieën worden bepaald door de specificiteit ervan, maar in het algemeen kunnen ze de meest uiteenlopende taken van de probleemloze werking van de apparatuur oplossen en de informatie-inhoud van geautomatiseerde besturingssystemen vergroten.

Laboratorium werk

Onderzoek naar de werking van de sensoren

Instrumenten en accessoires:

vier transistors, metalen straal, vrachtset voor het laden van balken, microameter, potentiometer, voeding, thermokoppel, malelvoltmeter .

werk:

1. Verwarming van de zeefdraadsensor en het verkrijgen van zijn kenmerken.

Studie van temperatuursensor - thermokoppels .

THEORIE

1. Apparaat en classificatie van sensoren

Sensor - conversie van het apparaat externe invloed In een elektrisch signaal. In de geneeskunde en de biologie worden sensoren gebruikt als apparaten voor het verwijderen van informatie over het medische biologische systeem als de bestudeerde parameter niet-elektrische aard heeft. Het eenvoudigste sensorschema wordt gegeven in Fig.1

De testparameter van het medische biologische systeem X werkt op de converter 1, die X in een elektrisch signaal Y wordt verandert. (Fig. 1A) De waarde van x wordt de natuurlijke invoerwaarde genoemd, de waarde van y is de uitvoerwaarde. Wanneer u meerdere converters gebruikt, wordt cascade-opname gebruikt (fig. 1b): de invoerwaarde van x wordt afwisselend geconverteerd in waarde x 1, x 2, x 3, ..., Y.

De transformerende eigenschappen van de sensoren worden bepaald door hun karakteristieke, gevoeligheid, gevoeligheidsdrempel, de conversielimiet, een nominale fout.

Sensor karakteristiek raadpleeg de functionele afhankelijkheid van de uitvoerwaarde y. van de invoerwaarde x. , dat wil zeggen, de uitdrukking. Meestal proberen een lineaire relatie tussen het uitgangssignaal en de uitvoerwaarde te gebruiken. Als het faalt, worden andere soorten afhankelijkheid gebruikt - kwadratisch, logaritmisch, exponentieel, enz. Fig. 2 krijgt een lineair kenmerk van de sensor.  x. - de invoerwaarde wijzigen  y. - Verandering van de uitvoerwaarde .

Sensorgevoeligheid bereken de gevoeligheidsverhouding geeft aan welke verandering in de uitvoerwaarde overeenkomt met een wijziging in de ingangswaarde

Sensor Gevoeligheidsdrempel bel de minimale wijziging in de ingangswaarde (  x. min. ), die deze sensor kan registreren.

Sensor conversielimiet - Dit is de maximale ingangswaarde ( x. max), Welke sensor kan zonder vervorming converteren.

Informatie over de ingangswaarde kan worden vervormd vanwege de fouten die plaatsvinden tijdens de werking van de sensor. Vanwege de fouten is het kenmerk van de sensor van de lijn wazig in de strook van een bepaalde breedte.

Middelgrote lijn van bands bellen nominaal kenmerk. B / 2-waarde gelijk aan de helft van de stripbreedte, riep nominale fout Sensor. De nominale karakteristieke en nominale fout geeft het sensorpaspoort aan.

Fout sensor Vanwege de volgende redenen:

het inconsectantie van de functie van de omzetter in de tijd door veroudering en corrosie van materialen, vanwege de slijtage van de beweegbare delen van de sensor;

de onvolkomenheid van de vervaardiging van sensoren (niet-strikt verweerde geometrische afmetingen, de variatie van de parameters van de bronmaterialen, de onnauwkeurigheid van de instelling en aanpassing, enz.);

inertiële eigenschappen van de sensor (de wijzigingen van de uitvoerwaarden zijn vertraagd ten opzichte van de overeenkomstige wijzigingen in de ingangswaarde);

het omgekeerde effect van de sensor tot het medische en biologische systeem, dat leidt tot verstoring van informatie over de parameter verlopen x. .

Afhankelijk van het medium van informatie over de invoerwaarde , Sensoren zijn verdeeld in elektromechanische, elektrostatische, elektromagnetische, elektronische, thermo-elektrische, enz.

Onderscheid onderscheid tussen twee soorten sensoren: generator en parametric.

Generator Genaamd sensoren, waarin het potentiële verschil, EMF, stroom wordt gegenereerd onder invloed van de ingangswaarde.

Parametrische sensoren omvatten waarin er een parameter (weerstand, inductantie, capaciteit, enz.) Onder invloed van de invoerwaarde is.

Generatorsensoren .

Als generatorsensoren, overweeg de thermokoppel, piëzo-elektrische sensor en inductiesor.

Thermokoppels betrekking hebben op thermo-elektrische transducers.

Het thermokoppel is een gesloten keten van twee heterogene metaalgeleiders (Fig. 3).

Contacten van metalen A en K (SPI) worden bij verschillende temperaturen gehandhaafd. Eén spike wordt de controle (K) genoemd. De temperatuur T K wordt ondersteund door constant met een thermostaat. Tweede SPI (A) is een werknemer. Het wordt op woensdag geplaatst, de temperatuur waarvan t en moet worden gemeten. Het thermokoppelcircuit bevat een meetinrichting. Als de werktemperatuur is verbonden met en verschilt van de temperatuur van de besturingsbestrating, ontstaat het thermokoppelcircuit de thermo-elektromotorische kracht (TEDS), waarvan de waarde recht evenredig is met het verschil in de temperaturen van de werk- en controlepuur en wordt bepaald door de verhouding

TADS \u003d. (T. MAAR - T. NAAR ),

waar  - Specifieke tads, waaruit blijkt welke taden in deze keten voordoen wanneer het temperatuurverschil in één graadcontacten.

Metende tads, u kunt het temperatuurverschil bepalen, en bijgevolg de temperatuur van het werkcontact. Het thermokoppel is dus een temperatuursensor. De invoerwaarde van een dergelijke sensor is het verschil in temperatuur, de uitvoer - een elektromotorische kracht in thermokoppel.

Piëzo-elektrische sensoren . Hun werk is gebaseerd op het fenomeen direct piëzoenfectdat ligt in het feit dat aan tegenovergestelde uiteinden van de kristallen plaat aanklachten van verschillende karakters zijn, als de plaat vervormd is. Mechanische stress wordt omgezet in het potentiële verschil tussen zijn uiteinden. Piezodatchik wordt gebruikt om verschillende fysieke hoeveelheden te meten: mechanische spanningen, variabelen, snelheden, versnellingen, druk, enz.

Inductiessensoren . Het beginsel van hun actie is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie. Een voorbeeld van een dergelijke sensor kan een systeem van permanente magneet (of een elektromagneet) en een beweegbare gesloten geleidende circuit (verplaatsbare spoel) zijn. Met een vooruitgang of rotatie van de spoel in het magnetische veld wordt erin geïnduceerd, een induction treedt op, waarvan de waarde afhangt van de snelheid van de spoel. De invoerwaarde van een dergelijke sensor is de snelheid of versnelling van de progressieve of rotatiebeweging van het frame, de uitvoer - een inductie-inductie treedt op in het frame

Parametrische sensoren .

Voorbeelden omvatten capacitieve, inductieve, resistieve sensoren.

Capacitieve sensor . Als een voorbeeld kan een platte condensor worden gebruikt. Capaciteit C. De platte condensator wordt bepaald door de verhouding waar S. - Plantmark van condensator, d.- Afstand tussen de platen,  - diëlektrische constante van de stof tussen de platen. Als u ten opzichte van elkaar bent verschoven op de vouwcondensator, zal het zijn elektrische capaciteit veranderen en het potentiële verschil tussen zijn platen zal dienovereenkomstig veranderen. Met behulp van dergelijke sensoren kunnen mechanische bewegingen, dikte en homogeniteit van de diëlektrische, enz. Worden gemeten.

Inductie sensor in de eenvoudigste uitvoeringsvorm wordt het getoond in Fig. 4. De spoel 1 wonden op een gesloten kern 2. Anchor 3 kan ten opzichte van de kern en dichter bij de laatste bewegen. Bij het bewegen verandert het anker de inductantie van de spoel. En dit leidt tot een verandering in de inductieve weerstand van de keten en uiteindelijk, om de stroom in de keten van de spoel te veranderen. De invoerwaarde van een dergelijke sensor is de mechanische beweging van het anker, de uitgang - de stroom in de keten van de spoel.

Een verscheidenheid aan inductieve sensoren is magnetoïstische sensoren. Hun werk is gebaseerd op het veranderen van de magnetische permeabiliteit van de kern van de spoel, als de kern vervormd is - knijp, stretch, etc. De verandering in de magnetische permeabiliteit van de kern leidt tot een verandering in de inductantie van de spoel. De invoerwaarde van een dergelijke sensor is mechanische vervorming, mechanische stress, uitvoer - stroomvermogen in de keten van de spoel.

Resistieve sensoren . Als zodanig beschouwen we de zeef (stamweerstand). Testorsistors worden anderszins stammeters genoemd.

Het principe van de werking van spanningsmeters is gebaseerd op een stameffect. Het stameffect wordt gemanifesteerd in het feit dat de actieve weerstand van de geleider afhangt van de mechanische vervorming: van compressie, stretching, buigen, draai.

Er zijn stamsensoren met een lineair en volumetrisch stam-effect.

S. Sensoren lineaire stameffect Gemaakt van dun draad (Zie praktisch onderdeel). Draadweerstand wordt berekend door de formule waar  - Specifieke draadbestendigheid, l. - haar lengte, S. - dwarsdoorsnede. Wanneer de sensorvervorming gelijktijdig de lengte verandert l. en dwarsdoorsnede S.Wat leidt tot een verandering in de weerstand en sterkte van de stroom in het sensorcircuit. Sensoren met lineair tenzo-effect Gebruikt om mechanische verplaatsingen, vervormingen, mechanische spanningen en druk te meten.

S. Sensoren Volumetrische stameffect Er zijn kolommen van de stof, waarvan de weerstand sterk is gevarieerd, afhankelijk van de druk van het milieu. Dergelijke sensoren worden gebruikt als drukmeters voor het meten van hoge en ultra-hoge drukken.

Aan het einde van dit gedeelte moet je een paar woorden zeggen elektronisch sensorendie momenteel wijdverspreid zijn. Daarin is de transformatie van niet-elektrische omvang in elektrisch gebaseerd op elektronische processen. Elektronische sensoren omvatten vacuümfotocelen, die gebaseerd zijn op het werk waarvan een extern foto-elektrisch effect en halfgeleider fotocellen die op het binnenste foto-effect werken. Foto-elektronische sensoren worden gebruikt om de lichtflux, licht, licht, voor de studie van transparantie en troebelheid van oplossingen in kleurmeters en oliemeters te meten. Met behulp van fotocellen is het mogelijk om objecten te tellen, mechanische verplaatsingen, snelheden, versnelling, etc. te meten

2. TACHERS VAN MEDISCHE EN BIOLOGISCHE INFORMATIE

Medische en biologische informatie-sensoren zetten biofysische en biochemische waarden om in elektrische signalen, "Vertalen" informatie van de "fysiologische taal" van het lichaam in een taal, begrijpelijk door elektronische apparaten.

Medische en biologische informatie-sensoren zijn onderverdeeld in twee groepen: bio-gecontroleerd en energie.

Bio-gecontroleerde sensoren Reageren rechtstreeks op de medische en biologische informatie die voortkomt uit het doel van het onderzoek. Ze kunnen zowel generator (actief) als parametric (passief) zijn.

Energiesoren Maak een energiestroom met strikt gedefinieerde, constante parameters in het onderzochte object. De studie die deze stroom beïnvloedt, moduleert zijn veranderingen evenredig aan wijzigingen in het bedrag zelf. De sensoren van dit type omvatten fotovoltaïsche en echografie.

Medico-biologische sensoren zijn verdeeld in temperatuursensoren, sensoren van de luchtwegen, cardiovasculaire sensoren, sensoren van het musculoskeletale systeem, enz.

Temperatuursensoren . Metaal- en halfgeleider-thermokoppels worden gebruikt als dergelijke sensoren, evenals metaal- en halfgeleiderhermistors.

Sensoren van het ademhalingssysteem Gebruikt om de frequentie van de ademhaling te bepalen, het volume van geïnhaleerde en uitgeademde lucht, ademhalingsefficiëntie. Voor dit doel worden thermistor en sporen sensoren gebruikt. ( Thermistor Sensor anders belthermistor. .)

De respiratoire frequentiemonitoringsensor is bijvoorbeeld een thermistor gemonteerd in een speciale clip. De clip is bevestigd aan de vleugel van de neus en wordt door de luchtstroom geblazen. In dit geval varieert de weerstand van de thermistor met de frequentie van de ademhaling door de verandering in de temperatuur van de geïnhaleerde en uitgeademde lucht. Bij de uitvoer van de sensor wordt de huidige pulsequentie met een frequentie die overeenkomt met de ademhalingsfrequentie verwijderd.

De controle van de luchtwegen kan worden uitgevoerd door fotometrische meting van het percentage hemoglobine in perifeer arterieel bloed. Het hemoglobine-gehalte wordt bepaald door de oxygemometer - een fotovoltaïsche sensor, die in de vorm van de clip op de UHM wordt gezet. Het gevoelige element van een dergelijke sensor is een fotoresistentie aan de ene kant van de lob en de verlichte verlichtingslamp aan de andere kant van de voering. De dichtheid van de lichtstroom door de kwab is afhankelijk van de hoeveelheid hemoglobine in het bloed.

Cardiovasculaire sensoren Laat de puls, systolische en diastolische druk, tonen en hartgeluiden, bloedcirculatie, de impedantie van weefsels en organen, enz.

Piëzo-elektrische sensoren worden gebruikt om de puls op te nemen . Het grootste deel van deze sensor is een segneto-elektrische kristallijne plaat, versterkt met één uiteinde in de houder. De houder bevindt zich op de manchet, gedragen aan de pols. Het vrije uiteinde van de platen door middel van een knop in contact met de wand van de radiale slagader. De fluctuaties van de slagaderwand worden doorgegeven aan de kristalplaat, veroorzaken het de vervorming van de bocht, die leidt tot het optreden van de platen van het variabele verschil op de tegenovergestelde oppervlakken, herhaald in de vorm van oscillatie van de slagaderwand. Dit potentiële verschil wordt toegevoerd aan de versterker en vervolgens naar het opname-apparaat. De curve opgenomen op hetzelfde moment, riep sphygmogram.

Bij het bestuderen van tonen en geluidslawaai En piëzoelectrodynamische microfoons reageren op akoestische signalen worden toegepast op phonocardiogrammen.

Voor het meten van de bloeddruk Inductieve en capacitieve sensoren worden gebruikt.

Om de bloeddruk direct in het vat te meten, worden stamsensoren gebruikt. Het brede gebruik van tesorors in de geneeskunde draagt \u200b\u200bbij aan hun zeer kleine maten en massa, waardoor het mogelijk is om miniatuursensoren te maken. Die zich aan het uiteinde van een dunne flexibele katheter bevinden, waarmee de sensoren in de schepen zijn ingegaan, en volgens de schepen - in de hartholte.

Onderscheiden draad, folie en halfgeleider Tesorstruzistors. Draadspanningsmeter voor het meten van intravasculaire druk is een dun siliconen diafragma bevestigd in een metalen ring aan het einde van de katheter. Op het oppervlak van het diafragma zijn er stamweerstand, verbonden door het brugschakeling, dat de draden voorzien van die in de katheter passeren. Het sensorschakeling omvat een meetapparaat, chanten in eenheden van druk, en een DC-bron. Bloedpersen op het diafragma, vervormt de tesoronsistors. Wat leidt tot de juiste veranderingen in de weerstand van de keten en de sterkte van de stroom erin.

De studie van de bloedstroom wordt uitgevoerd met behulp van elektromagnetische en ultrasone sensoren. Elektromagnetische bloedende snelheidsmeetsensoren zijn gebaseerd op het hal effect. Ultrasone bloedstroomsensoren werken op het Doppler-effect. Constructief bestaat een dergelijke sensor uit twee piëzo-elektrische platen. Een van de platen dient als een ontvanger en de andere is een bron van ultrasone golf.

Ultrasone golf met frequentie  0 , uitgezonden door de bron, wordt weerspiegeld in het bewegende object (erytrocyt) naar de ontvanger. De ontvanger ziet de golf met een frequentie . Berekeningen tonen aan dat het frequentieverschil  0, de Doppler Frequency Shift genoemd, de relatie bepaalt

waar v- de snelheid van het bewegende object (bloedstroomsnelheid),

U is de snelheid van de ultrasone golf. Aangezien de snelheid van voortplanting van ultrageluid in het bloed aanzienlijk groter is dan de snelheid van bewegende objecten (u "V), kan de laatste formule worden geschreven als van waar het ook wordt gebruikt om de snelheid van de kleppen en de muren van het hart te bepalen (Doppler Echocardiografie) om de snelheid van de bloedstroom te bepalen.

Praktisch onderdeel

1. Studie van de Tesororazistra .

De WiretAndoristor (Fig. 5.) is gemaakt van fijne constantaandraad (1) met een diameter van 20-30 μm, geïsoleerd in de vorm van een platte spiraal en geplakt op een dunne filmbasis (2).

Van bovenaf is de helix gesloten als dezelfde film. Met behulp van elektroden (3) wordt de sensor ingeschakeld in een elektrisch schakeling met de voeding en het meetinstrument. De vervorming van de basis van de sensor leidt tot een verandering in de lengte en dwarsdoorsnede van de draad, die de overeenkomstige veranderingen in de weerstand van de zeef en de huidige sterkte in de keten veroorzaakt. Installatie voor het bestuderen van de reksensor wordt gepresenteerd in Fig.6.

De metalen bundel B, bevestigd van het ene uiteinde, wordt geladen met een belasting van R. De R1, R2, R3, en R4 zijn geplakt in de plaats van de grootste buiging van de balken in de buurt van haar toegang tot ondersteuning. De sensoren R 1 en R2, gelegen op het bovenste straalvlak, werken in een rekmodus. De sensoren R3 en R4, gelijmd onder de straal, ervaren stretching. De stam-abstractie is verbonden volgens de wheatstone-brugschakeling (fig. 7). De brug wordt als evenwichtig beschouwd als de stroom door de microammeter niet doorloopt, dat wil zeggen, de potentialen op punten B en D zijn gelijk. Deze voorwaarde wordt uitgevoerd als de verhouding plaatsvindt

R. 1  R. 2 = R. 3  R. 4

Bij het laden van balken gaat deze gelijkheid in ongelijkheid

R. 1  R. 2  R. 3  R. 4 ,

die sterker wordt uitgedrukt dan de lading op de balk.

Aldus wordt de sterker de balk geladen, hoe groter de stroom door de microammeter.

De invoerwaarde van een dergelijk systeem (mechanische vervorming-omzetter naar de verandering van elektrische stroom) is een belasting P, buigbundel, de uitvoerwaarde is een stroom door een microammeter. Het conversiediagram van de invoerwaarde in de uitgang kan als volgt worden weergegeven:  P.   l.   R.   , Waar  P.- De lading op de balk veranderen,  l. - Verandering van de lengte van de sensoren als gevolg van de vervorming,  R. - het veranderen van de weerstand van de sensoren,  - Wissel de stroom door een microameter.

Procedure voor het uitvoeren van werk

Verzamel het elektrische circuit volgens de FIG. 7.

Met een gelost bundel met behulp van een potentiometer om het overbruggingsregeling in evenwicht te brengen (om het gebrek aan stroom in de microammeter te bereiken).

Laad de balk geleidelijk met gewichten 1, 2, 3, 4, 5 kg en door elke kilogram van de belasting om de Micronometra-lezingen te lezen. Gegevens om in de tabel te zetten.

		n- het aantal splijting van een microammeter
		bij het laden	met lossen

Sequentieel verwijderen gewichten per kilogram, het opnemen van de gemicronometra-metingen wanneer de balk leegloopt.

Bereken de gemiddelde waarden van de Microamer-metingen bij deze lading. Volgens de verkregen gegevens is het mogelijk om het kenmerk van de sensor n \u003d f (p) te construeren, waarbij n het aantal splijting van een microammeter op een bepaalde belasting P. is

Bepaal de prijs van de inrichting van het apparaat

k.=  P./  n. (kg / daden)

Studie van temperatuursensoren

In dit werk wordt een thermokoppel gemaakt van koper en constantaan gebruikt als een temperatuursensor. Thermokoppel is geplakt. Het kalibratieschema is bijgevoegd. De bepaling van de temperatuurafhankelijkheid van de weerstand van de halfgeleider wordt uitgevoerd voor de thermistor - een van de meest eenvoudige halfgeleiderinrichtingen.

In halfgeleiders is elektrische weerstand grotendeels afhankelijk van de temperatuur. De afhankelijkheid van de weerstand van de halfgeleider op temperatuur bij bepaalde temperatuurbereiken kan worden beschreven door de uitdrukking R \u003d R 0 · EXP (-W / 2KT), waarbij T een absolute temperatuur is, k. - Permanente Boltzmann,  W. - de activeringsenergie van de halfgeleider (thermistor), exp - hetzelfde als e. - De basis van de natuurlijke logaritme. Aldus vermindert de weerstand van de halfgeleider volgens de exponentiële wetgeving. De afhankelijkheid van de weerstand van de halfgeleider (thermistor) op temperatuur wordt gebruikt om de temperatuur van de stroom in de keten met de halfgeleider te meten.

Er zijn thermistors voor het meten van zowel zeer hoge (t  1300 0 k) en zeer lage (t  4-80 0 k) temperaturen.

In de geneeskunde worden elektrothermometers veel gebruikt, de temperatuursensor waarin een thermistor is. De voordelen van elektrothermometers omvatten hun kleine traagheid, hoge gevoeligheid, de mogelijkheid om kleine sensoren te vervaardigen, het vermogen om temperaturen op een afstand te meten. De nadelen omvatten een niet-lineaire schaal en veroudering. Thermokoppels hebben minder gevoeligheid, maar zijn beroofd van deze tekortkomingen.

Om de temperatuurafhankelijkheid van de weerstand van de thermistor te bepalen, worden de laatste samen met de actieve thermische charme en thermokoppels gefixeerd in een Duralum Bar. Waarvoor de balk in de bar wordt gedaan, gevuld met niet-geleidende vloeistof (olie, glycerine, enz.). Thermo-EMF-thermokoppels worden gemeten door een millivoltmeter. De weerstand van de bestudeerde thermistor wordt bepaald door een multimeter. Control thermospace naar thermokoppels worden verlaagd naar dewar-vaartuig.

De procedure voor het uitvoeren van werk.

Thermokoppel is verbonden met de millivoltmeter-terminals.

Neem een \u200b\u200bmalelololtmeter op naar het netwerk.

Met behulp van de schakelaar op de rechterzijbalk, stel de millivoltmeter nul in in de Arretir-modus.

Vertaal de meetlimietenschakelaar naar de positie "5 MV". Bereken de prijs van de divisie van de millivoltmeter.

Verlaag de bediening en werknemer spaa-thermokoppel in een glas met water en stel de millivoltmeter nul nul in.

Registreer de temperatuur van de besturingsbestrating t. 0 k. .

Meet de palmtemperatuur op verschillende punten. Om dit te doen, bevestigt u een actieve thermische fase aan de handpalm en bepaalt u de juiste millivoltmeter TDS. Gebruik van afstuderen grafiek en verhouding t. 0 l. = t. 0 k. +  t. 0 , bepaal de temperatuur van de palm.

Vergelijkbaar met de temperatuur van de nek, het oor van het oor, de wangen, de kin, enz.

Schakel de millivoltmeter uit. Installeer de millivoltmeter naar de arretierpositie.

Controle vragen

Welke apparaten sensoren worden genoemd. De rol van sensoren in medici-biologische metingen.

Wat wordt sensor karakteristiek, gevoeligheid, gevoeligheidsdrempel, nominale sensorfout genoemd?

Geef het concept van generator en parametrische sensoren. Voorbeelden van voorbeelden van die en andere sensoren.

Geef het concept van bio-gecontroleerde en energie-sensoren. Maak voorbeelden.

Verklaar het apparaat en het principe van stammeters, hun gebruik in de geneeskunde.

Leg het apparaat en het principe van de operatie van de sensor uit. Temperatuur (thermokoppels en thermistor).