Електронні датчики

Електронні датчики (вимірювачі) – важлива складова в автоматизації будь-яких технологічних процесів і в управлінні різними машинами і механізмами. За допомогою електронних пристроїв можна отримати повну інформацію про параметри контрольованого обладнання.

Принцип роботи будь-якого електронного датчика побудований на перетворенні контрольованих показників в сигнал, який передається для подальшої обробки керуючим пристроєм. Можливо вимір будь-яких величин – температури, тиску, електричної напруги і сили струму, сили світла та інших показників.

Популярність електронних вимірювачів обумовлюється рядом конструкційних особливостей, зокрема можливо:

передати вимірювані параметри на практично будь-яку відстань;
перетворити показники в цифровий код для досягнення високої чутливості та швидкодії;
здійснювати передачу даних з максимально високою швидкістю.
За принципом дії електронні датчики поділяють на кілька категорій залежно від принципу дії. Одними з найбільш затребуваних вважаються:

  • ємнісні;
  • індуктивні;
  • оптичні.

Кожен з варіантів має певні переваги, які визначають оптимальну сферу його застосування. Принцип роботи будь-якого типу вимірювача може відрізнятися в залежності від конструкції і використовуваного контролюючого обладнання.

ЄМНІСНІ ДАТЧИКИ

Принцип роботи електронного ємнісного датчика побудований на зміні ємності плоского або циліндричного конденсатора в залежності від переміщення однієї з обкладок. Також враховується такий показник як діелектрична проникність середовища між обкладок. Одна з переваг подібних пристроїв – дуже проста конструкція, яка дозволяє досягти хороших показників міцності і надійності.

Також вимірювачі цього типу не схильні до спотворень показників при перепадах температури. Єдино умова для точних показників – захист від пилу, вологості і корозії.
Ємнісні датчики широко використовуються в найрізноманітніших галузях. Прості у виготовленні прилади відрізняються низькою собівартістю виробництва, при цьому мають тривалий термін експлуатації і високою чутливістю.

Залежно від виконання пристрою діляться на одноемкостние і дух’емкостние. Другий варіант більш складний у виготовленні, але відрізняється підвищеною точністю вимірювань.

Галузь застосування.

Найбільш часто ємнісні датчики використовують для вимірювання лінійних і кутових переміщень, причому пристрій розроблений таким чином може відрізнятися в залежності від методу вимірювання (змінюється площа електродів, або зазор між ними). Для вимірювання кутових переміщень використовують датчики зі змінною площею обкладок конденсатора.

Також ємнісні перетворювачі використовують для вимірювання тиску. Конструкція передбачає наявність одного електрода з діафрагмою, яка під дією тиску згинається, змінюючи ємність конденсатора, що фіксується вимірювальної схемою.

Таким чином, ємнісні вимірювачі можуть використовуватися в будь-яких системах управління і регулювання. В енергетиці, машинобудуванні, будівництві зазвичай використовують датчики лінійних і кутових переміщень. Ємнісні перетворювачі рівня найбільш ефективні при роботі з сипучими матеріалами і рідинами, і часто використовуються в хімічній і харчовій промисловості.

Електронні ємнісні датчики застосовуються для точного вимірювання вологості повітря, товщини діелектриків, різних деформацій, лінійних і кутових прискорень, гарантуючи точність показників в самих різних умовах.

індуктивні датчики

Безконтактні індуктивні датчики працюють за принципом зміни показника індуктивності котушки з сердечником. Ключова особливість вимірників даного типу – вони реагують тільки на зміну місця розташування металевих предметів. Метал безпосередньо впливає на електромагнітне поле котушки, що призводить до спрацьовування датчика.

Таким чином, за допомогою індуктивного датчика можна ефективно відстежувати стан металевих предметів в просторі. Це дозволяє використовувати індуктивні вимірювачі в будь-якій галузі промисловості, де потрібен нагляд за становищем різних конструктивних елементів.

Одна з цікавих особливостей датчика – електромагнітне поле змінюється по-різному, в залежності від виду металу, це дещо розширює сферу застосування пристроїв.
Індуктивні датчики мають ряд переваг, у тому числі на окрему увагу заслуговує відсутність рухомих частин, що істотно підвищує надійність і міцність конструкції. Також датчики можна підключати до промислових джерел напруги, а принцип роботи вимірювача гарантує високу чутливість.

Індуктивні датчики виготовляють в декількох форм-факторах, для максимально зручної установки і експлуатації, наприклад подвійні вимірювачі (дві котушки в одному корпусі).

Галузь застосування.

Сфера використання індуктивних вимірників – автоматизація в будь-якій сфері промисловості. Простий приклад – пристрій можна використовувати в якості альтернативи кінцевого вимикача, при цьому буде збільшена швидкість спрацьовування. Датчики виконують в пиловологозахисні корпусі для експлуатації в найскладніших умовах.

Пристрої можна використовувати для вимірювання найрізноманітніших величин – для цього використовують перетворювачі вимірюваного показника в величину переміщення, яка і фіксується пристроєм.

ОПТИЧНІ ДАТЧИКИ

Безконтактні електронні оптичні датчики – один з найбільш затребуваних типів вимірників в галузях промисловості, де потрібна ефективне позиціонування будь-яких об’єктів з максимальною точністю.

Принцип роботи даного типу вимірювачів побудований на фіксації зміни світлового потоку, при проходженні через нього об’єкта. Найпростіша схема пристрою це випромінювач (світлодіод) і фотоприймач, що перетворює світлове випромінювання в електричний сигнал.

У сучасних оптичних вимірі використовується сучасна електронна система кодування, що дозволяє виключити вплив сторонніх джерел світла (захист від помилкових спрацьовувань).

Конструктивно, оптичні вимірювачі можуть виконуватися як в окремих корпусах для випромінювача і приймача, так і в одному, в залежності від принципу роботи пристрою і області його застосування. Корпус додатково забезпечує захист від пилу і вологи (для роботи при низьких температурах використовують спеціальні термокожухи).
Оптичні датчики класифікуються залежно від схеми роботи. Найпоширеніший тип – бар’єрний, що складається з випромінювача і приймача, розташованих строго навпроти один одного. Коли постійний світловий потік переривається об’єктом, пристрій подає відповідний сигнал.

Другий затребуваний тип – дифузний оптичний вимірювач, в якому випромінювач і фотоприймач розташовуються в одному корпусі. Принцип дії заснований на відображення променя від об’єкта. Відбитий світловий потік вловлюється фотоприймачем, після чого відбувається спрацьовування електроніки.

Третій варіант – рефлекторний оптичний датчик. Як і в дифузному вимірнику, випромінювач і приймач конструктивно виконані в одному корпусі, але світловий потік відбивається від спеціального рефлектора.

Використання.

Оптичні датчики широко застосовуються в системах автоматизованого управління і служать для виявлення предметів і їх перерахунку. Щодо проста конструкція обумовлює надійність і високу точність вимірювання. Кодований світловий сигнал забезпечує захист від зовнішніх факторів, а електроніка дозволяє визначати не тільки наявність об’єктів, але і визначати їх властивості (габарити, прозорість і т.д.).

Широке поширення оптичні пристрої отримали в охоронних системах, де використовуються в якості ефективних датчиків руху. Незалежно від типу, електронні датчики це кращий варіант для сучасних систем управління і автоматичного обладнання.

Висока точність і швидкість вимірювання забезпечують належне функціонування обладнання з мінімальними відхиленнями. При цьому більшість електронних вимірювачів безконтактні, що в кілька разів підвищує надійність пристроїв і гарантує тривалий термін експлуатації навіть в складних виробничих умовах.

...
ПОДІЛИТИСЯ: