Основные принципы работы
Измерительные датчики также называют первичными преобразователями (ПП), так как они контактируют непосредственно с исследуемыми объектами во внешней среде. Основное назначение таких устройств – преобразование контролируемой величины (давления, температуры, скорости) в сигнал, который можно измерить, передать или зарегистрировать. Это чувствительный орган, на основании показаний которого автоматизированная система принимает решения и выполняет требуемые действия в соответствии с заданным алгоритмом.
Измерительные датчики также называют сенсорами, так как они должны «чувствовать» изменения определенного параметра. Они могут работать на основе следующих принципов:
- омического (реостатного) – он используется в датчиках перемещения, измерения основаны на изменении показателей сопротивления;
- фотоэлектрического – он применяется для обнаружения объекта без физического контакта с ним. Выходной сигнал устройства начинает меняться, как только меняется уровень освещенности чувствительного элемента;
- индуктивного – измерение осуществляется на основе изменения индуктивности катушки с сердечником. Устройства такого типа способны выявлять перемещение металлических объектов – этот принцип используется в различных системах контроля;
- емкостного – в зависимости от перемещения обкладок, меняется емкость плоского или цилиндрического конденсатора. Устройства такого типа применяют для контроля угловых перемещений, давления и других показателей.
Современные приборы обладают сложной конструкцией, защищенной от ложных срабатываний, что обеспечивает максимальную точность измерений и оперативность реагирования на изменившиеся показатели.
Виды и характеристики
Датчики принято классифицировать по нескольким принципам. Можно выделить следующие разновидности датчиков по типу измеряемой величины:
- Механического перемещения – оно может быть угловым и линейным. Они широко распространены в различных охранных системах и «умных домах». Устройство позволяет бесконтактным способом зафиксировать перемещение объекта в поле зрения прибора.
- Скорости и ускорения – с их помощью оценивается скорость перемещения в пространстве, а также прирост скорости.
- Давления – контроль уровня давления необходим во время работы различных трубопроводных сетей и промышленного оборудования.
- Температуры – их используют в производственных линиях для контроля одного из основных рабочих параметров, в системах обогрева, холодильном оборудовании и т.д.
- Электрических и магнитных величин – они применяются для контроля работоспособности электросетей и своевременного срабатывания автоматики при внезапном изменении показателей.
- Расходомеры – обеспечивают контроль потока жидкости, газа, электроэнергии и т.д.
В зависимости от вида выходного сигнала, различают электрические и неэлектрические датчики. Первая группа наиболее многообразна, так как полученный электрический сигнал удобно анализировать, а его величины являются универсальными. Кроме того, его можно передавать контроллеру на большое расстояние, что позволяет помещать датчик на значительное расстояние. Электрический сигнал может быть преобразован в цифровой код для удобства расшифровки и позволяет измерить требуемые параметры с высокой точностью.
Электрические измерительные датчики принято делить еще на 3 группы:
- Аналоговые – аналоговый сигнал вырабатывается пропорционально изменениям входного контролируемого показателя;
- Цифровые – генерируется выходной сигнал в виде последовательности импульсов;
- Бинарные – это наиболее простой тип, способный выдавать два типа сигналов (0 или 1, то есть «выключено» или «включено»).
Еще одной разновидностью можно назвать контактные резисторные устройства – они дают резкое изменение сопротивления электрической цепи при изменении контролируемого показателя.
Возможности использования
Различные типы датчиков стали неотъемлемой частью промышленного оборудования и иных технических устройств. Они применяются в автоматизированных производственных линиях, системах контроля доступа, робототехнике, а также в различных бытовых приборах. Именно они обеспечивают работоспособность выключателей, термостатов, барометров, термометров и других устройств.
Датчики в устройствах играют роль рецепторов, позволяющих технике воспринимать сигналы извне и запускать заданные программным обеспечением алгоритмы. Это дало возможность автоматизировать многие процессы: оператору не нужно постоянно контролировать определенный уровень давления, температуры и другие показатели. Устройство самостоятельно фиксирует изменения, а информация передается контроллеру.
Возможности применения датчиков постоянно расширяются. Они стали обязательной составляющей современной робототехники.
