9.2. Чувствительные элементы датчиков

Чувствительные элементы датчиков по принципу действия под­разделяются на параметрические, в которых измеряемая величина воздействует на параметры чувствительного элемента (сопротивле­ние R, емкость С, индуктивность L и т.д.), и генераторные, преобра­зующие неэлектрические величины в электрическую величину (на­пряжение, ток). Для работы параметрического датчика необходим внешний источник энергии.

К параметрическим чувствительным элементам относятся - кон­тактные, реостатные, потенциометрические, тензометрические, тер­морезисторы, емкостные, индуктивные, фоторезисторные и др, к ге­нераторным - термоэлектрические, индукционные, пьезоэлектриче­ские, фотоэлементы и др.

Для построения чувствительных элементов датчиков используют ряд физических явлений, которые могут в зависимости от условий давать информацию о том или ином параметре технологического процесса. Принципы построения чувствительных элементов датчиков рассмотрим по физической природе преобразования информации.

9.2.1. Механические чувствительные элементы датчиков

Наиболее простыми средствами получения информации о раз­личных параметрах технологических процессов (положения деталей, тары, продукта на транспорте, уровня воды в емкости и др.) служат механические датчики — щупы, стержни, полозки, катки и т. п.

Механический чувствительный элемент (щуп) связан, как прави­ло, с преобразовательно - усилительным звеном и находится в со­стоянии силового замыкания с источником информации. Определен­ная силовая настройка щупа позволяет выделить полезный сигнал, например, появление тары на транспортере.

На рис.9.3. показан пример механического датчика положения движущейся тары на транспортере. Датчик состоит из щупа 4 с про­тивовесом 5, насаженного на ось вращения 10. В корпусе датчика имеется пара контактов 7 и 8 для включения внешней элекгрической цепи. Щуп имеет возможность при приближении банки 2 отклоняться на угол а.

До подхода банки 2 к позиции срабатывания датчика (рис.9.3а), определяемой осью 5, нижний конец щупа 4 под действием противо­веса 5 опущен вертикально, параллельно этой оси. Контакты 7 ра­зомкнуты, и во внешнюю цепь никакого сигнала не поступает.

В момент прихода банки 2 к положению, определяемому осью 9 (рис.9.3б), щуп 4 начинает отклоняться и своим противоположным концом замыкает контакты 7 и 8, которые дают сигнал в цепь управ­ления "одна банка " прошла. Сигнал управления может представлять собой единичный электрический импульс, который считывается сис­темой управления и используется для подсчета количества банок, ос­тановки транспортера, подачи ящиков и т.д. После прохода банки 2 щуп освобождается и под действием противовеса 5 опускается в по­ложение 9, ожидая прихода следующей банки 3 и т.д.

Рисунок 9 3 - Датчик положения с механическим чувствительным элементом: 1- транспортер; 2, 3- движущиеся банки; 4- чувствительный элемент-щуп; 5-противовес; 6- корпус датчика; 7,8- электрические контакты; 9- ось нейтрально­го положения щупа; 10- ось вращения щупа; а) положение щупа до подхода банки; б) положение щупа после подхода банки.

Другим примером механического датчика является известный поплавок" (рис.9.4) для определения уровня жидкости. В бак 1 по­ступает жидкость 2. Поплавок 4, соединенный рычагом 3 с контакт­ной группой 6 и 7, заключенной в корпус 5.

Рисунок 9.4 - Механический датчик "поплавок" для отслеживания уровня жид­кости в баке: 1- бак для жидкости;

2 - жидкость; 3- рычаг; 4- поплавок; 5- кор­пус контактной группы; 6-7 - контактная группа.

При поступлении жидкости в бак 1 поплавок 4 поднимается вме­сте с ее уровнем. При достижении заданного уровня жидкости попла­вок под действием выталкивающей его силы Р перемещает рычаг 3 вверх, который своим противоположным концом замыкает контакт­ную группу 6-7, дающую сигнал управления, например, на прекраще­ние подачи жидкости или ее откачки.