Датчики с последовательным соединением преобразователей

Назначение, состав и классификация датчиков

Датчиком называется устройство, функционально преобразующее контролируемую (входную) величину в выходной сигнал, удобный для дальнейшей обработки и дистанционной передачи.

Поскольку для передачи, усиления и преобразования наиболее удобными являются электрические сигналы, большинство применяемых в САиУ датчиков преобразуют входные, обычно неэлектрические величины в электрические сигналы.

Часто термин «датчик» отождествляется с понятием «чувствительный элемент» (ЧЭ), однако это справедливо только в т случаях, когда выходной сигнал ЧЭ по своим характеристикам совпадает с требуемыми значениями САиУ (термопара, тахометр). Однако в большинстве случаев преобразование выходной величины в сигнал, удобный для дальнейшей обработки и дистанционной передачи, обеспечивается устройством в котором ЧЭ соединен в единую систему с другими элементами – элементарными преобразователями (ЭП). Под таким устройством и будем понимать термин «датчик».

Датчики используемые в современны САиУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам. Классификация датчиков приведена на (рис. 2.1).

2.2

2.3

2.4

Структурные схемы датчиков.

В зависимости от соединения ЭП датчиков можно выделить три основные структурные схемы датчиков: последовательная, дифференциальная, компенсационная.

Датчики с последовательным соединением преобразователей

Датчик с последовательным соединением преобразователей состоит из воспринимающего органа или чувствительного элемента ЧЭ, промежуточных органов или промежуточных преобразователей ПП₁ , ПП₂ , . . . ПП_n и исполнительного элемента или выходного преобразователя ВП (Рис 2.2. а).

Чувствительный элемент измеряет контролируемую (входную) величину и вырабатывает сигнал, пропорциональный этой величине. Промежуточные преобразователи осуществляют ряд последова­тельных преобразований сигналов. Выходной

преобразователь со­гласует выходной сигнал датчика с входными величинами после­дующего устройства. В ряде случаев датчик содержит в качестве элементарных

преобразователей такие преобразователи, которые можно использовать как самостоятельные датчики. Выходным пре­образователем может быть, например, усилитель.

В качестве примера на (рис. 2.2, б)приведен датчик давления. Измеряемое давление Рпреобразуется мембранным чувствитель­ным элементом МЭ в перемещение хподвижного якоря промежу­точного трансформаторного преобразователя ТП, на выходе кото­рого появляется напряжение U₁, пропорциональное х. Усилитель У, выполняющий роль выходного преобразователя, обеспечивает тре­буемые уровень и мощность выходного сигнала U₂датчика.

В качестве недостатка датчика с последовательным соединением преобразователей следует отметить погрешности, как мультипликативные, (погрешности влияющие на переменную составляющей сигнала) связанные с нестабильностью чувствительности, так и аддитивные (погрешности влияющие на постоянную составляющей сигнала) причинами которых являются паразитивные воздействия на его входе (или на входе какого – либо из элементарных преобразователей).