Общие сведения об измерительных преобразователях (датчиках)

Для обеспечения выпуска высококачественной сельскохозяйственной продукции большое значение имеет получение объективной информации о состоянии и ходе технологических процессов ее получения. Сельскохозяйственное производство характеризуется большим разнообразием технологий, что вызывает необходимость получения информации о большем числе физических величин. Контроль того или иного параметра производственного или технологического процесса с целью использования полученной информации для управления последним выполняется первичными преобразователями.

Первичным преобразователем (датчиком) называют элемент, который устанавливают в технологическое оборудование и который первым воспринимает контролируемый параметр. Эти устройства осуществляют преобразование одной физической величины (малых перемещений, момента, силы, температуры и др.), неудобной для последующего использования в качестве воздействия на объект управления, в другую физическую вели­чину, пригодную для последующих преобразований с целью управления объектом. Такой величиной чаще всего является напряжение, сила тока, коэффициент самоиндукции, активное сопротивление, емкость, это вызвано тем, что электрический сигнал проще уси­ливать и передавать на различные расстояния.

Общими характеристиками измерительных преобразователей (датчиков) являются статическая характе­ристика; инерционность; динамическая (дифференциальная) чувстви­тельность; порог чувствительности; погрешность; мощность; момент или усилие, требуемые от источника входного сигнала; выходная мощность и выходное сопротивление датчика.

Рис. 1 – Классификация первичных преобразователей

К числу основных признаков, позволяющих классифицировать первичные преобразователи, относятся принцип действия и вид входного и выходного сигналов (рис. 1).

В зависимости от принципа действия первичные преобразователи можно разделить на две группы: параметрические и генераторные.

Параметрические датчики служат для преобразования неэлектрического контролируемого или регулируемого параметра в параметры электрической цепи (R, L, С). Эти датчики получают электрическую энергию от вспомогательного источника энергии. Параметрические датчики делятся на датчики активного сопротивления (контактные, реостатные, потенциометрические, тензодатчики, терморезисторы) и реактивного сопротивления (индуктивные, емкостные).

Генераторные датчики предназначены для преобразования неэлектрического контролируемого или регулируемого параметра в ЭДС. Эти дат­чики не требуют постороннего источника энергии, так как сами являются источниками ЭДС. Генераторные датчики бывают термоэлектрическими, пьезоэлектрическими и тахиметрическими.

К параметрическим и генераторным датчикам предъявляются следую­щие общие требования: непрерывная и линейная зависимость выходной величины у от входной х; высокая динамическая (дифференциальная) чувствительность; малая инерционность; наименьшее влияние датчика на измеряемый или регулируемый параметр; надежность в работе; применимость к используемой измерительной аппаратуре и источникам питания; наименьшая себестоимость; минимальные масса и габариты.

По виду входного сигнала первичные преобразователи делятся на следующие группы: температуры, давления, разрежения, расхода, уровня, состава и влажности веществ, плотности, перемещения, скорости, уско­рения и т. д.

По виду выходного сигнала первичные преобразователи подразделяют на несколько групп. Одна группа преобразует контролируемую величину в изменение активного сопротивления, другая – в изменение, емкости, третья – в изменение индуктивности и т. д.