Д. Термотранзисторлар. Термодиодтар

Температура әсерінен жартылай өткізгіш аспаптардың вольт – амперлік сипаттамаларының пішінін өзгерту (деформациялау) мүмкіншілігіне температураны электрондық сигналға түрлендіру негізделген.

Құрастырылған жағынан қарастырсақ, мұндағы сезгіштік элемент – бір – бірімен шектесетін электрондық және тесіктік электр өткізгіштік облыстары бар монокристалл.

Температура жоғарылағанда кері ток экспонента заңы бойынша өседі.

Белгілі мәнді кері кернеумен өлшеген кедергінің температурадан тәуелділігі мынадай теңдеумен көрсетіледі:

I₀ = I₀₁ e ^(B/T₁ ^{– B/T}₂⁾,

мұндағы В =

Германий диодтары термосезкіштігі бойынша жартылай өткізгішті терморезиторлардан асып түседі. (В ≈ 8000К, бұл ПТР – дан екі есе жоғары).

 

 

 

7 Деңгей датчиктері

 

Деңгей датчиктері – заттың деңгейін қандай болса да белгімен салыстырып өлшеуге арналған құрылғылар.

Автоматты басқару жүйесінде мембраналы, электродты, қалтқылы, сыйымдылықтың және басқа деңгей датчиктер пайдаланылады.

7, а. Мембраналы деңгей датчиктері бункердің не жәшіктің ішіндегі сусымалы мембраналардың деңгейін анықтауға пайдаланылады. Олар сусымалы материалдың белгілі деңгейіне сәйкес келетін күш әрекетінен іске қосылады. (МДУ – 3М)

 

Мембраналы датчик Электродты датчик

 

7, б. Электродты датчиктер датчик электродтары арасындағы кеңістіктің активтік немесе сыйымдылықтық өткізгіштігінің өзгеруі бойынша сұйықтық және кейбір сусымалы мембраналардың деңгейін өлшеуге мүмкіндік береді.

Электродты датчиктер қарапайым, дәл және әртүрлі сыйымдылықта деңгейлерді ұзақ уақыт ішінде өлшеуге мүмкіндік береді.

 

7, в. Қалытқылы датчик сұйық деңгейінің өзгеруін қабылдайтын қалытқыдан және орнын ауыстыруы шықпалық сигналға айналдыратын элементтерден тұрады. (ДПЭ - 1).

 

7, г. Деңгейдің электронды сигнализаторлары (СУС - 13; ЭСУ – 3; ЭИУ - 2)

Деңгей сигнализаторының жұмыс принципі жоғары жиілікті резонансты әдіске негізделген. Ол әдіс тербелмелі контурдың құрамына кіретін сыйымдылықтың немесе индуктивтік сезгіш элементке бақыланатын орта әрекет еткенде осы тербелмелі контур параметрлерінің өзгеруіне негізделген.

Сигнализатордың электрлік сұлбасында нақты белгіленген жиілікті генератор болады. Генератордың жүктемесі тізбектеп қосылған екі тізбектен тұрады.

Электронды сигнализатордың функционалды сұлбасы

 

Электронды сигнализатор жұмысын қысқаша былай түсіндіруге болады:

Тербелмелі контурдың сезгіш эементіне СЭ (ЧЭ) бақыланатын орта әрекет еткенде, бастапқы түрлендіргіштің БТ (ПП) кедергісі ең үлкен мәнді болады, генераторда жоғары жиілікті тербелістер пайда болады. Осы кезде жоғары жиілікті аралық реленің ЖЖАР (ВПР) шарғысында кернеу аз мәнді, реле ажыратулы болады. Бақыланатын ортаға датчикті енгізгенде тербелмелі контур резонанстан шығады. Осының нәтижесінде энергия бұзылады, ток кенет өседі, реле іске қосылады.

- Электронды сигнализаторлар материалдың немесе сұйықтың деңгейін оларға түйіспей – ақ өлшеуге мүмкіншілік береді.

- Сезгіштігі және дәлдігі жоғары; әркет етуі жылдам; жылжымалы элементтері жоқ.

Кемшіліктері:

- қабылдағыш элементтің сезгіштігі тек материалдың деңгейіне емес, сондай – ақ оның қасиеттеріне диэлектрлік өтімділігі, сигналдығы де тәуелді келеді;

- құны жоғары;

- бөгелулерден қорғалуы төмен.

 

 

8 Бұрыштық жылдамдық датчиктері

- ортадан тепкіш тахометрлік;

- тахометрлік тұрақты токтың;

- тахометрлік айнымалы токтың.

 

9 Шығын датчиктері

Тік айналмалармен (вертушкалармен) спираль

 

10 Ылғалдың датчиктері

Тікелей және жанамалы.

Тікелей өлшейтін құрғақ заттың массасы бойынша

W =

Жанамалы – электрлік:

- кондуктометрлік (диэлектриктің шығындары, шығындар бұрышының тангенсі)

- Гигрометрлік – гигроскопиялық заттың (волос - шаш) қасиеті өзгеруі бойынша

 

 

11 Сыйымдылықтың бастапқы түрлендіргіштері

 

Сыйымдылықтың бастапқы түрлендіргіштері – кірмелік шама әрекетінен не астарлар арасындағы қашықтық не астарлардың ауданы не астарлар арасындағы кеңістіктің диэлектрлік өтімділігі өзгеретін конденсатор. Яғни кірмелік шаманың әрекетінен конденсатордың сыйымдылығы өзгереді.

Мұндай қабылдағыш органдар қысымды, сұйық және сусымалы материалдардың деңгейін, орнын ауыстырады, қатты және сусымалы орталардың ылғалдағыш өлшейтін датчиктерінде кең пайдаланылады. Олар сонымен қатар ауылшаруашылық өнімдерінің кейбір сапалық көрсеткіштерін анықтауға да қолданылады.

Сыйымдылық датчиктерді пластинкалардың ара қашықтығы өзгермелі (а), пластинкалардың белсенді ауданы өзгермелі (б, в) және астарлар арасындағы ортаның диэлектрлік өтімділігі өзгермелі (г) секілді үш топқа бөлуге болады.

а) ара қашықтықты өзгертумен б) ауданды өзгертумен

 

С =
	Kg =
	Kg =

 

Жазық датчиктің сыйымдылығы

мұндағы Е₀ = 8,85∙ 10^-12Ф/м – вакуумның диэлектрлік өтімділігі; Е – пластиналар арасындағы ортаның диэлектрлік өтімділігі.

Ылғалдық датчиктерін және материалдар қасиеттерін анықтайтын датчиктерді құрастырғанда материалдың диэлектрлік өтімділігінің оның қасиеттерінен тәуелділігі пайдаланылады.

Жарық (сыйымдылықтың) датчиктің сезгіштік коэффициенті былай анықталады:

Kg = .

Арнайы диэлектриктік және жартылай өткізгіштік материалдар пайдаланылған сыйымдылықтың қабылдағыш элементтері кең қолданылады. Бұл материалдардан диэлектрик өтімділігі сыртқы әрекеттерге (температурадан, электрлік кернеуліктен, механикалық қысымнан, жиіліктен, радиациялық сәулелерден және т.б.) өте тәуелді келеді.

Олардың қатарына айнымалы сыйымдылықты сегнетокерамикалық конденсаторлар жатады. Олар вариконттар деп аталады (Е=1000...3000). Вариконданың сыйымдылығы кернеуден және температурадан тәуелді. Вариконттарды сезгіштік коэффициенті жоғары болатын температураның бастапқы түрлендіргіші ретінде пайдалануға болады.

Кейбір жағдайларда температураның бастапқы түрлендіргіші ретінде варикондар пайдаланылады. Олар кремнийлік электронды – тесіктік п – р өтпелігі негізінде дайындалған конденсаторлар болады.

Варикондардың вариконттардан артықшылықтары:

- уақыт бойынша параметрлерінің тұрақтылығы;

- диэлектрлік шығындар аз;

- жиіліктен тәуелділігі жоқ:

- тәуелділікті жақсы көрсетеді.

 

 

12 Кейбір керамикалық (қыш) диэлектриктер дің пьезоэлектрлік

қасиеттері болады. Олардың пьезоэлектрлік қабылдағыш элементтері және датчиктері дайындалады.

Олар кварц пластиналардан жиналады және динамикалық күштерді, моменттерді, тербелістерді өлшеуге пайдаланылады.

Механикалық күш түскенде пластина бетінде электрлік зарядтар пайда болады. Заряд көлемі әрекет ететін күшке пропорционалды, ал оның таңбасы күштің бағытын көрсетеді

U =

мұндағы а – коэффициент (пьезомодуль)

Пьезодатчиктің сезгіштігі

К_д =

 

Датчиктің сезгіштігін жоғарылату үшін пластиналарды тізбектеп жалғайды.

Кемшіліктері:

- пьезоматериалдың морттығы;

- күшейткіштің қажеттілігі;

- тек динамикалық күштерді өлшеу мүмкіндігі.

 

 

13 Трансформаторлық датчиктер

 

- айналмалы трансформаторлар;

- сельсиндер.

13, а. Айналмалы трансформатордың статоры мен роторында бір – біріне перпендикуляр екі орам орналасқан. Жұмыс істеу принципі кірмелік параметрдің әрекетінен орамдарының өзара индуктивтілігінің өзгеруінде негізделген. Айналмалы трансформаторлар синустық – косинустық айналмалы трансформаторлар (СКАТ) және сызықтық айналмалы трансформатор режимдерінде жұмыс істейді.

 

13, б. Сельиндерде бір фазалы бірінші және үш фазалы екінші орам болады. Олар трансформаторлық және қашықтықтан басқару режимінде жұмыс істеуі мүмкін.

Қашықтықтан басқару режимінде сельсин датчиктің және қабылдағыштың бірінші орамдары бір электр торабынан коректенеді, ал үш фазалы орамдарды бір – бірімен қосады. Екі сельсиндердің жайы (φ_датчик = φ_{қабылдағыш}). Датчик - сельсин айналғанда сельсин қабылдағышта электр тогы пайда болады. Осы ток айналмалы момент тудырады.

 

 

14 Индуктивтік датчиктер реттелетін шаманың өзгеруін магниттік жүйе индуктивтілігінің өзгеруіне түрлендіреді (деңгей, қысым, орын ауыстыру).