ДЕТЕКТОРЫ ПОЛОЖЕНИЯ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И УРОВНЯ

Определение положения физических объектов и их перемещений является важ­ной функцией многих автоматизированных систем. Она необходима практичес­ки для всех АСУТП, систем управления транспортными потоками, охранных си­стем, без нее не может обойтись ни один робот. Под определением положения физического объекта понимается нахождение его координат (линейных или уг­ловых) по отношению к заданной точке. Под перемещением объектов подразуме­вается их передвижение из одного положения в другое, находящееся от первого на определенном расстоянии или под определенным углом. Другими словами, перемещение всегда определяется по отношению к исходному положению объекта.

Для обнаружения опасных расстояний между двумя объектами обычно применяются детекторы сближения. Такие детекторы, по существу, являются поро­говыми устройствами, реализованными на базе датчиков положения объекта. Дат­чики положения - это, как правило, линейные устройства, выходные сигналы кото­рых соответствуют расстоянию между объектом и опорной точкой. Детекторы сбли­жения являются более простыми устройствами, на выходе которых сигналы появ­ляются только в случае обнаружения критического расстояния до объекта. Напри­мер, во многих роботах и движущихся механизмах автоматизированных систем при­меняется очень простой, но очень надежный датчик сближения - концевой выклю­чатель, в состав которого входит пара либо нормально замкнутых, либо нормально разомкнутых контактов. Когда объект при своем движении механически размыкает или замыкает эти электрические контакты, концевой выключатель посылает сигнал в управляющее устройство. Этот сигнал указывает на то, что объект достиг своего конечного положения. Однако контактные переключатели имеют ряд недостатков: высокую механическую нагрузку на движущиеся объекты, гистерезис и т.д.

Детекторы перемещений часто являются составными частями более слож­ных датчиков, для которых обнаружение движущихся объектов - только одна из нескольких ступеней процесса преобразования сигнала. При­мер такого составного преобразователя - датчик давления, в котором давление приводит к перемещению диафрагмы, а перемещение диафрагмы, в свою оче­редь, вызывает изменение выходного электрического сигнала. Из приведенных примеров видно, что датчики перемещений, не только применяются самостоятельно, но и входят в состав мно­гих других детекторов.

Большинство датчиков положения и перемещений являются статическими устройствами, быстродействие которых, как правило, не сказывается на рабочих характеристиках систем. Однако производители таких датчиков обычно приво­дят в документации величину максимальной скорости реакции.

Перед тем как приступить к разработке или выбору детектора положения и перемещения, необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Какова величина и тип измеряемых перемещений? (существует два типа пе­ремещений: угловой и линейный)

2. Какой должна быть разрешающая способность и точность?

3. Из чего изготовлен объект, перемещение которого необходимо измерить? (из металла, пластмассы, жидкости, ферромагнитных материалов и т.д.)

4. Какой размер пространства отведен для монтажа датчика?

5. Каким должен быть диапазон измерений?

6. В каких условиях окружающей среды предстоит работать датчику? (влажность, температура, источники помех, вибрация и т.д.)

7. Какой должна быть потребляемая мощность датчика?

8. Каким может быть срок службы датчика? (этот параметр тесно связан с про­должительностью службы всей системы)

9. Какое количество датчиков необходимо изготовить? (ограниченное число, среднее количество, серийный выпуск)

10. Какой должна быть стоимость датчика?

Тщательный предварительный анализ помогает не допустить нежелательных промахов в дальнейшем.

В настоящее время применяются следующие типы датчиков: