4.1. Вводная часть

4.1.1 Датчики для измерения линейных и угловых пере­мещений

Создание управляющих устройств базируется на разнообраз­ной элементной базе, содержащей различные электрические, элек­тромеханические, пневматические, гидравлические и другие ус­тройства.

Среди множества разнообразных элементов автоматики осо­бое место занимают так называемые ДАТЧИКИ (или первичные преобразователи). Первичным он называется не случайно, датчик является первым из элементов в системах автоматического управ­ления, получающим и перерабатывающим информацию о текущем состоянии объекта управления.

Датчики применяют для измерения параметров технологичес­кого процесса; основная функция датчика - преобразование пара­метра процесса в какой-либо сигнал - электрический, механичес­кий, пневматический и др.

В настоящее время известны множество явлений, эффектов, ви­дов преобразования свойств и энергии, которые используются в датчи­ках. Основной количественной характеристикой датчика является ста­тическая характеристика S, которая определяет связь между преобра­зуемой (входной) и преобразованной (выходной) величинами.

Любой датчик является преобразователем измеряемого параметра в сигнал, несущий информацию об этом параметре (см. рис. 4.1)

Р – преобразуемый параметр;

[Р] – преобразованная величина (сигнал)

Рис. 4.1. Характеристика преобразования:

а – графическое представление;

б – статическая характеристика преобразования.

Статическая характеристика датчика может представляться аналитическим выражением, графиком, таблицей. На рис. 4.1.б при­веден пример графика статической характеристики.

Т.о. датчик является самым первым элементом управляющего устройства и служит для получения информации об управляемом объекте (процессе).

В практике автоматизации технологических процессов в строи­тельстве достаточно распространенной является задача измерения угловых и линейных перемещений. Величина перемещения (поворо­та) может непосредственно характеризовать тот или иной процесс, а может служить промежуточной величиной, позволяющей оценивать другие параметры технологического процесса. Например: угол на­клона стрелы подъемного крана непосредственно определяет такой важный параметр, как максимальная грузоподъемность.

На рис. 4.2. приведена конструкция датчика для измерения рас­хода (скорости потока) жидкости или газа: - в зависимости от скоро­сти движения жидкости (газа) будет меняться разница давления по обе стороны мембраны дифференциального манометра и, в итоге - величины перемещения указателя.

Рис. 4.2. Измеритель расхода жидкости или газа

Таким образом, по величине перемещения штока можно судить о расходе жидкости (газа). Подобная конструкция датчика часто использу­ется в простых регуляторах (стабилизаторах) давления жидкости или газа.

На рис. 4.3. приведен пример регулятора давления, который на­ходит применение для стабилизации давления пара в подводящей к камерам тепловой обработки ж/б изделий магистрали.

Рис. 4.3. Регулятор (стабилизатор) давления

Поступление пара из входной магистрали перекрывается запор­ным механизмом, перемещение которого возникает при неравенстве усилия, создаваемого диафрагмой датчика и усилия, развиваемого пру­жиной. В выходной магистрали будет поддерживаться такая величина давления, при которой эти две силы будут уравновешивать друг друга. Регулировочным винтом можно изменять усилие пружины и, тем са­мым, устанавливать требуемую величину давления.

Наиболее распространенными датчиками для измерения углов и перемещений, вырабатывающими электрический сигнал, являются ре­остатные (потенциометрические) и индуктивные датчики.