Reklama

Переваги і недоліки різних типів датчиків

 Індуктивні датчики знаходять широке застосування в машинобудуванні, харчовій, текстильній та інших галузях. Вони найбільш ефективно використовуються в якості кінцевих вимикачів в автоматичних лініях і верстатах, так як індуктивні датчики спрацьовують тільки на метали і не чутливі до решти матеріалів.

Індуктивний датчик – це перш за все безконтактний вимикач, який не містить рухомих деталей і практично не піддається впливу навколишнього середовища. Основне призначення – безконтактний контроль положення предметів, виготовлених з електропровідних або магнітопровідних матеріалів.

Від датчиків, заснованих на інших принципах дії, але створених для тих же цілей, індуктивні датчики мають ряд значимих відмінностей і переваг, в числі яких висока довговічність, завдяки відсутності зіткнень і технічних впливів, чутливість тільки до металу і можливість різних варіантів виконання. Такі датчики не реагують на рідину, мастило, дотик рук, що дуже зручно і практично у виробничому процесі.

Індуктивні датчики влаштовані простіше і коштують менше, ніж ємнісні і ультразвукові. Конструкція датчиків забезпечує захист від короткого замикання і можливість функціонування в діапазоні температур від -25 до + 70 ° С.

До інших переваг таких датчиків відносять: простоту і міцність конструкції, відсутність ковзних контактів; можливість підключення до джерел промислової частоти; відносно велику вихідну потужність (до десятків Ватт); значну чутливість.

 Переваги

- Ні механічного зносу, відсутні відмови, пов’язані зі станом контактів

- Відсутня брязкіт контактів і помилкові спрацьовування

- Висока частота перемикань до 3000 Hz

- Стійкий до механічних впливів

Недоліки – порівняно мала чутливість, залежність індуктивного опору від частоти живлячої напруги, значне зворотний вплив датчика на вимірювану величину (за рахунок тяжіння якоря до сердечника).

Контактні датчики – це найпростіший вид резисторних датчиків, які перетворять переміщення первинного елемента в стрибкоподібне зміна опору електричного кола. За допомогою контактних датчиків вимірюють і контролюють зусилля, переміщення, температуру, розміри об’єктів, контролюють їх форму і т. д. До контактних датчиків належать колійні та кінцеві вимикачі, контактні термометри і так звані електродні датчики, використовувані в основному для вимірювання граничних рівнів електропровідних рідин.

Контактні датчики можуть працювати як на постійному, так і на змінному струмі. Залежно від меж вимірювання контактні датчики можуть бути одно граничними. Останні використовують для вимірювання величин, що змінюються в значних межах, при цьому частини резистора R, включеного в електричний ланцюг, послідовно закорочуються.

Недолік контактних датчиків – складність здійснення безперервного контролю і обмежений термін служби контактної системи. Але завдяки граничній простоті цих датчиків їх широко застосовують в системах автоматики.

Ємнісні датчики – принцип дії заснований на залежності електричної ємності конденсатора від розмірів, взаємного розташування його обкладок і від діелектричної проникності середовища між ними.

Ємнісні датчики, також як і індуктивні, харчуються змінною напругою (зазвичай підвищеної частоти – до десятків мегагерц ). В якості вимірювальних схем зазвичай застосовують мостові схеми і схеми з використанням резонансних контурів. В останньому випадку, як правило, використовують залежність частоти коливань генератора від ємності резонансного контуру, тобто датчик має частотний вихід.

Переваги ємнісних датчиків – простота, висока чутливість і мала інерційність. Недоліки – вплив зовнішніх електричних полів, відносна складність вимірювальних пристроїв.

Ємнісні датчики застосовують для вимірювання кутових переміщень, дуже малих лінійних переміщень, вібрацій, швидкості руху і т. д., а також для відтворення заданих функцій ( гармонійних, пилкоподібних, прямокутних і т. п.).

Потенциометрический датчик являє собою змінний резистор, до якого прикладено напругу живлення, його вхідний величиною є лінійне або кутове переміщення токоз’ємного контакту, а вихідний величиною – напруга, що знімається з цього контакту, що змінюється за величиною при зміні його положення.

Потенціометричні датчики призначені для перетворення лінійних або кутових переміщень в електричний сигнал, а також для відтворення найпростіших функціональних залежності в автоматичних і автоматичних пристроях безперервного типу.

Переваги потенціометричних датчиків:

1.             простота конструкції;

2.             малі габарити і вага;

3.             висока ступінь лінійності статичних характеристик;

4.             стабільність характеристик;

5.             можливість роботи на змінному та постійному струмі.

Недоліки потенціометричних датчиків:

1.             наявність ковзного контакту , який може стати причиною відмов через окислення контактної доріжки , перетирання витків або відгинання повзунка;

2.             похибка в роботі за рахунок навантаження;

3.             порівняно невеликий коефіцієнт перетворення;

4.             високий поріг чутливості;

5.             наявність шумів;

6.             схильність електроерозії під дією імпульсних розрядів.

Термопари є самими високотемпературними контактними датчиками температури. Принцип дії термопар заснований на термоелектричному ефекті, відкритим німецьким фізиком Томасом Зєєбеком в 1821 р. Якщо з’єднати два різнорідних провідника і підтримувати місця з’єднання при різних температурах, то між кінцями виникне електрорушійна сила (термо-ЕРС ). Такі з’єднання називаються термопарами. Величина виникає термоЕРС залежить від матеріалу провідників і різниці температур між спаями. У невеликому діапазоні температур термоЕРС пропорційна різниці температур.

Головним достоїнством термопар є великий температурний діапазон вимірювання від -200 ° С до 2500 ° С, а також простота і міцність конструкції , і невисока ціна. Основні недоліки термопар – точність вимірювання від 1 ° С, необхідність компенсації температури холодного спаю (у сучасних приладах вводиться автоматична поправка до виміряної ЕРС), нелінійна залежність напруги на виході термопари від температури.

Цифрові напівпровідникові датчики температури останнім часом активно просуваються на агропромисловому ринку. Чутливі елементи для них виробляють світові лідери в галузі мікроелектроніки. Чутливий елемент являє собою інтегральну мікросхему, що містить в собі чутливий елемент і перетворювач в цифровий сигнал.

Основні переваги цих датчиків: зручна схема підключення (не вимагає прокладки індивідуальної кабельної лінії безпосередньо до датчика, датчики підключаються на одну загальну лінію), цифровий сигнал, що дозволяє уникнути застосування різних перетворювачів для побудови вимірювальної ланцюга, і невисока ціна. Недоліками цих датчиків є вкрай слабка завадостійкість (датчики можуть серйозно брехати, якщо поруч проходить силова лінія або працюють електродвигуни) і невисока точність (всього лише 0,5 ° С). Обмежений робочий діапазон цих датчиків – до 125 ° С – не дозволяє застосовувати їх у різних теплообмінних установках, де температура теплоносія може досягати 130-150 ° С.

Reklama