ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации отопления, вентиляции и кондиционирования.
Термопара - два провода из разных металлов, спаянных в одной точке. Для измерения разности температур удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу.
При соединении двух разных металлов, у которых работа выхода разная, возникает нескомпенсированный поток электронов с одного металла в другой. Первый проводник начинает заряжаться положительно, второй - отрицательно. Возникшее электрическое поле затрудняет перенос электронов из металла с более низкой работой выхода и способствует переносу электронов из другого металла. Потоки уравновешиваются и ток прекращается, что естественно для незамкнутой цепи. Проводники находятся под разными потенциалами и эту разность потенциалов (напряжение) легко измерить.
При увеличении температуры спая потоки электронов возрастают, и для их компенсации требуется большее электрическое поле - ЭДС термопары зависит от температуры.

Индуктивные датчики положения имеют диапазон срабатывания от 1 до 60 мм при точности порядка 10-20% и представляют собой, в общем случае, катушку индуктивности и схему обработки сигнала, заключенные в цилиндрический или прямоугольный корпус. Они предназначены для обнаружения ферромагнитных объектов. Принцип действия основан на изменении амплитуды колебания высокоскоростного генератора при внесении в активную зону металлического материала.
Датчики этого типа являются наиболее дешевыми и массовыми представителями устройств обнаружения присутствия объекта и наиболее широко применяются в промышленной автоматике.
 +компактные размеры
+низкая стоймость
-Воздействие помех на измерение
-малое расстояние срабатывания

Емкостные датчики обладают способностью обнаруживать все твердые и жидкие материалы. Как видно из названия, эти датчики основаны на изменении емкости, которая зависит от расстояния до поверхности объекта в зоне действия чувствительного элемента.
  Существует ряд методов обнаружения в ближней зоне, основанный на изменении емкости:
• конденсатор представляет собой элемент колебательного контура, колебания в котором возникают только в том случае, если емкость датчика превышает заданное пороговое значение. Колебания преобразуются затем в выходное напряжение, которое указывает на присутствие объекта в зоне измерения. Этот метод обеспечивает дискретный выходной сигнал, переключение которого зависит от значения заданного порога;
• емкостной элемент в контуре, по которому постоянно проходит синусоидальный сигнал частоты. Изменение емкости вызывает фазовый сдвиг между сигналом эталонной частоты и сигналом от емкостного элемента. Фазовый сдвиг пропорционален изменению емкости и следовательно, может быть использован для обнаружения объекта в ближней зоне.
+Реагируют на приближение любых материалов
-Сложность конструкции

Назначение датчиков положения- определить есть ли в заданной области необходимый обьект.
Оптические делятся:
1.Датчик с отражением от обьекта.
Излучатель и приемник находятся в одном корпусе.
+легкая установка
-треб отражающая поверхность обьекта
-маленькое расстояние срабатывания
2.Датчик с отражением от световозвозращателя.
+поверхность не имеет значения
+большое расстояние срабатывания.
-сложность установки
3.

Основной принцип: зависимость напряжения от лин-го перемещения.
Классификация
1.На базе датчика угла поворота.
С использованием мерного колеса
Тросовые 
2.Датчики на основе перемещения
3.Индуктивные датчики
4.Емкостные
5.Оптические
  Тросовые
В основе датчика лежит «рулеточный механизм».
+маленькие габариты
+измеряемое перемещение до 50м
-Необходимость точной установки
В качестве датчика используют: потенциометр, инкрементный датчик угла..и т.д.
  На основе мерной ленты
При использовании таких датчиков на направляющию часть механизма наклеивается специальная магнитная лента, содержащая участки с разными магнитными свойствами, а на ответную часть крепится индуктивный датчик положения.
+безконтактный
+диапазон до 90м
+высокая точность 
+частота до 250 кГЦ
-стоимость
-сложность монтажа 
  Индуктивные
Метод измерения перемещения основан на измерении магнитного поля. При перемещении кольца вдоль стержня изменяется магнитное поле.
+Высокая точность
+безконтакность
+стойкость к работе в загр. Атмосфере
  Емкостные
Изменение емкости конденсатора при перемещении диэлектрика между его обкладками.
  Датчики на основе стеклянной индексируемой ленты.
Основа датчика- стеклянная пластина содержащая участки с различными свойствами, кодирующая пластина, чувствительный элемент.
+высокая точность
+диапазон до 2 м
-большие габариты. 

ДС- преобразуют угл скорость движения вала в эл сигнал. Бывают аналоговые и цифровые.
Аналоговые
Тахогенератор пост и переменного тока, магнитоиндукционные датчики, спедометр.
Тахогенера́тор (от греч. táchos — быстрота, скорость и генератор) — измерительный генератор постоянного или переменного напряжения, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты вращения вала в электрический сигнал.

+возможность совмещения датчика скорости с индикаторным прибором,простая конструкция.
- низкая точность, маленький диапазон измер. скор.
(у цифровых + и – противоположны..)

 

 

Угловой кодер, датчик угла поворота или энкодер — устройство, предназначенное для преобразования угла поворота вращающегося объекта (вала) в электрические сигналы, позволяющие определить угол его поворота.
Инкрементальные энкодеры предназначены для определения угла поворота вращающихся объектов. Они генерируют последовательный импульсный цифровой код, содержащий информацию относительно угла поворота объекта. Если вал останавливается, то останавливается и передача импульсов. Основным рабочим параметром датчика является количество импульсов за один оборот. Мгновенную величину угла поворота объекта определяют посредством подсчёта импульсов от старта. Для вычисления угловой скорости объекта процессор в тахометре выполняет дифференцирование количества импульсов во времени, таким образом показывая сразу величину скорости, то есть число оборотов в минуту. Выходной сигнал имеет два канала, в которых идентичные последовательности импульсов сдвинуты на 90° относительно друг друга (парафазные импульсы), что позволяет определять направление вращения. Имеется также цифровой выход нулевой метки, который позволяет всегда рассчитать абсолютное положение вала.
Абсолютные энкодеры, как оптические, так и магнитные имеют своей основной рабочей характеристикой число шагов, то есть уникальных кодов на оборот и количество таких оборотов, при этом не требуется первичной установки и инициализации датчика. Поэтому абсолютные энкодеры не теряют свою позицию при исчезновении напряжения.
+Высокая точность
+Неограниченный диапазон углов
-Необх использования счетчика импульса
-Определяют относительный угол поворота