Вимірювальний перетворювач для індукційного датчика
1.Аналітіческій огляд
Датчик - термін систем управління, первинний перетворювач, елемент вимірювального, сигнального, регулюючого або керуючого пристрою системи, що перетворює контрольовану величину в зручний для використання сигнал.
В даний час різні датчики широко використовуються при побудові систем автоматизованого управління.
Датчики є елементом технічних систем, призначених для вимірювання, сигналізації, регулювання, управління пристроями або процесами. Датчики перетворять контрольовану величину (тиск, температура, витрата, концентрація, частота, швидкість, переміщення, напруга, електричний струм і т. П.) В сигнал (електричний, оптичний, пневматичний), зручний для вимірювання, передачі, перетворення, зберігання та реєстрації інформації про стан об'єкта вимірювань.
Історично і логічно датчики пов'язані з технікою вимірювань і вимірювальними приладами, наприклад термометри, витратоміри, барометри, прилад «авіагоризонт» і т. д. Узагальнюючий термін датчик зміцнився у зв'язку з розвитком автоматичних систем управління, як елемент узагальненої логічної концепції датчик - пристрій управління - виконавчий пристрій - об'єкт управління. Спеціальний випадок представляє використання датчиків в автоматичних системах реєстрації параметрів, наприклад, в системах наукових досліджень.
Широко зустрічаються два основних значення:
чутливий елемент, що перетворює параметри середовища в придатний для технічного використання сигнал, зазвичай електричний, хоча можливо і інший по природі, наприклад - пневматичний сигнал;
закінчений виріб на основі зазначеного вище елемента, що включає, залежно від потреби, пристрої посилення сигналу, лінеаризації, калібрування, аналого-цифрового перетворення та інтерфейсу для інтеграції в системи управління. У цьому випадку чутливий елемент датчика сам по собі може називатися сенсором.
Ці значення відповідають практиці використання терміну виробниками датчиків. У першому випадку датчик це невелике, зазвичай монолітне пристрій електронної техніки, наприклад, терморезистор, фотодіод і т. П., Яке використовується для створення більш складних електронних приладів. У другому випадку - це закінчений за своєю функціональністю прилад, що підключається по одному з відомих інтерфейсів до системи автоматичного керування або реєстрації. Наприклад, фотодіоди в матрицях (фото) та ін.
Останнім часом у зв'язку із здешевленням електронних систем все частіше застосовуються датчики зі складною обробкою сигналів, можливостями настроювання і регулювання параметрів і стандартним інтерфейсом системи управління. Є певна тенденція розширювального трактування та перенесення цього терміна на вимірювальні прилади, що з'явилися значно раніше масованого використання датчиків, а також за аналогією - на об'єкти іншої природи, наприклад, біологічні. Поняття датчика по практичної спрямованості та деталям технічної реалізації близько до понять вимірювальний інструмент і вимірювальний прилад, але показання цих приладів в основному читаються людиною, а датчики, як правило, використовуються в автоматичному режимі.
За принципом дії датчики класифікується:
Оптичні (фотодатчики)
Магнітоелектричні (На основі ефекту Холла)
П'єзоелектричні
Тензо перетворювач
Ємнісний датчик
Потенциометрический датчик
Індуктивний датчик
Індукційний датчик
Серед різноманіття безконтактних датчиків, по невибагливості до зовнішніх умов, простоті виготовлення та довговічності найбільш привабливі індукційні (або генераторні) датчики. Зупинимося на процесі, що проходить в генераторному датчику. У найпростішому випадку датчик складається з котушки з обмоткою, осердя з магнітомягкого заліза і магніту. Ці три компоненти складають статор датчика. Зі статором взаємодіє ротор у вигляді зубчастого диска або зубчастої рейки з кількістю зубців, визначеним умовами застосування датчика (рис.1).
Рис.1
При обертанні ротора, в обмотці статора виникає змінна напруга. Коли один з зубців ротора наближається до обмотці, напруга в ній швидко зростає і, при збігу з середньою лінією обмотки, досягає максимуму, потім, при видаленні зуба, швидко змінює знак і збільшується в протилежному напрямку до максимуму. На приводимом графіку (рис.2) чітко видна велика крутизна зміни н...
