7. Датчики систем автоматизации

И УПРАВЛЕНИЯ

7.1. Общие сведения о датчиках и измерительных преобразователях

Датчики представляют собой технические устройства, предназна­ченные для получения информации о состоянии управляемых процессов. Они образуют отдельную функциональную группу приборов автоматизации и управления. Функциональные и эксплуатационные возможности устройств этой группы играют ключевую роль в разработке информационной, функциональной и алгоритмической структур САиУ. Именно с помощью этих устройств получается вся необхо­димая информация, передаваемая, преобразуемая и используемая ос­тальными устройствами автоматики. Ниже рассматриваются основные сведения о датчиках и измерительных преобразователях—основных устройствах получения измерительной информации.

Датчики предназначены для сбора и преобразования информа­ции без изменения ее содержания о контролируемых и управляемых параметрах технологических процессов. Входами датчиков являются естественные или унифицированные сигналы, а выходами — соответствующие значения унифицированных сигналов. Состав измеряемых и управляемых величин включает в себя пять групп величин и более 30 основных параметров, характеризующих большинство технологических объектов управления.

Перечень измеряемых и регулируемых величин

1 .Теплоэнергетические величины

1.1.Температура

1.2. Давление

1.3. Перепад давления

1.4. Уровень

1.5. Расход

2. Электроэнергетические величины

2.1. Ток постоянный и переменный

2.2. Напряжение постоянное и переменное

2.3. Мощность активная и реактивная

2.4. Коэффициент мощности

2.5. Частота

2.6. Индукция

3. Механические величины

3.1. Линейные

3.2. Угловые

3.3. Угловая скорость

3.4. Деформация

3.5. Усилие

3.6. Крутящие моменты

3.7. Количество изделий

3.8. Твердость материалов

3.9. Вибрация

3.10. Масса

3.11. Шум

4. Химический состав

4.1. Концентрация

4.2. Химические свойства

4.3. Состав

5. Физические свойства

5.1. Влажность

5.2. Электропроводность

5.3. Плотность

5.4. Вязкость

5.5. Мутность

К устройствам получения и первичной обработки информации о состоянии объекта, образующим канал сбора и преобразования информации, относят чувствительные элементы или собственно датчики, измерительные преобразователи и нормирующие преобразователи. К этой же группе устройств относятся релейные (пози­ционные) преобразователи (контактные, индукционные, пневмати­ческие, оптические, радиационные) и преобразователи, реагирующие на определенные состояния среды, положения изделий и выдающие дискретные сигналы, а также устройства формирования алфавитно-цифровой информации.

Датчики физических величин воспринимают контролируемый параметр и преобразуют его в величину, удобную для передачи по каналам связи или дальнейшего преобразования. Стоимость датчиков в АСУТП составляет 40% стоимости всего оборудования, что свидетель­ствует о большом удельном весе этой группы устройств автоматики.

Измерительные преобразователи переводят выходной сигнал датчиков в выходную физическую величину: перемещение, усилие, сопротивление, напряжение, ток, частоту. Измерительные преобразователи и чувствительные элементы часто представляют собой единое изделие и называются первичными измерительными преобразователями, если на их выходе сигнал представлен в естественном виде (не унифицированном).

Рис. 7.1. Структура измерительного преобразователя

На рис. 7.1 изображена структура измерительного преобразователя, а на рис. 7.2 показаны основные типы используемых первичных измерительных преобразователей.

Нормирующие преобразователи переводят выходной сигнал из­мерительных преобразователей с естественным выходом сигналов в унифицированный сигнал. Если на выходе измерительного преобразователя, чувствительный элемент которого непосредственно воспринимает изменения контролируемого параметра, выдается пневматический или электрический сигнал, то нормирующий преобразователь обычно представляет собой отдельное самостоятельное устройство. Если же чувствительный элемент выдает сигнал в виде усилия, перемещения или какой-нибудь другой физической величины, по своей природе отличной от электрической или пневматической, то измерительный и нормирующий преобразователи объединяются конструктивно в один прибор. Оба решения находят широкое применение в практике создания датчиков в виде универсальных базовых конструкций, обеспечивающих унификацию конструктивного построения ряда взаимозаменяемых датчиков для измерения различных параметров.