Notesale: Turn your study into money

Document Preview

Extracts from the notes are below, to see the PDF you'll receive please use the links above

---

7
...
АНАЛОГОВЫЕ ДАТЧИКИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
AUTOMATION AND MECHATRONICS
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ АВТОМАТИКИ И МЕХАТРОНИКИ
7
...
General information about measurement and control
7
...
Общие сведения об измерении и контроле
in technical systems
в технических системах
Before considering various means of measuring and controlling various Прежде чем рассматривать различные средства измерения и контроля
parameters of technological processes, let's focus on the basic concepts that различных параметров технологических процессов, остановимся на
are related to the measurement itself and its means
...

The measurement is called finding the value of a physical quantity Измерением называют нахождение значения физической величины
experimentally with the help of special technical means
...

any measurement is to obtain quantitative information about the measured Конечной целью любого измерения является получение количественной
value
...
В процессе измерения
measured physical quantity is greater or less than the qualitatively uniform устанавливается, во сколько раз измеряемая физическая величина
physical quantity taken as a unit
...
Таким образом, как это
which the measured value is compared with some exemplary measure
...

A measuring device is a technical device used for measurements and has Средством измерения называют техническое устройство, используемое
standardized metrological properties
...

instruments: measures, transducers, and measuring instruments
...

A measure is a measurement tool designed to reproduce a physical quantity Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения
of a given size
...
Примерами мер являются
various capacitances
...

A measuring Converter (MC) is a measurement tool designed to generate a
signal of measuring information in a form that is convenient for transmission,
further conversion, processing and storage, but not directly perceptible to the
observer
...


Измерительный преобразователь (ИП) – это средство измерений,
предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в
форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки
и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию
наблюдателем
...


A measuring device that provides measurement information in a form that can
Средство измерения, с помощью которого измерительная
be directly perceived by an observer is called a measuring device
...

The accuracy of the measurement result is characterized by absolute and
Точность результата измерения характеризуется абсолютной и
relative errors
...
Абсолютная погрешность – это
value of the measured value Хm and its actual value Хs:
разность между полученным значением измеряемой величины Хиз и ее
действительным значением Хд:
 = Хs – Хm
...

The ratio of the absolute error to the actual value of the measured value,
Отношение абсолютной погрешности к действительному значению
expressed as a percentage, is called the relative error
измеряемой величины, выраженное в процентах, называют

...

Хs
=
Хд
Measurement errors, depending on their origin, are divided into groups:
Погрешности измерения в зависимости от их происхождения разделяются
на
группы: систематические погрешности, случайные погрешности и
systematic errors, random errors, and subjective errors
...
Для датчиков и различных преобразователей
важную роль играют систематические погрешности, которые имеют
constant nature and are divided into instrumental errors, installation errors, постоянный характер и по причинам возникновения делятся на
инструментальные, погрешности установки, погрешности, возникающие
errors arising from external influences, and methodological errors
...

Инструментальные погрешности вызываются конструктивными и
and aging of measuring instruments
...

Методические погрешности возникают в результате несовершенства
measurement method and theoretical assumptions
...

The MC to which the measured value is connected, i
...
the first in the
measurement channel (measuring circuit), is called the primary MC
...
It should be noted that the same element of primary
information, depending on the nature of the application, can perform the
functions of measuring and converting the controlled parameter
simultaneously (these elements are called sensors), and can only perform
transformations
...
However, these automation elements that are used

метода измерений и теоретических допущений
...
первый
в канале измерения (измерительной цепи), называется первичным ИП
...
Следует отметить, что один и тот же элемент
первичной информации в зависимости от характера применения может
выполнять функции измерения и преобразования контролируемого параметра
одновременно (такие элементы и называют датчиками), а может осуществлять
только преобразования
...
Однако эти элементы автоматики, используемые для получения
информации о других физических параметрах (давлении, усилии, скорости),

to obtain information about other physical parameters (pressure, force, speed)
will only perform the functions of the Converter, since other elements that are
sensitive to the measurement of these parameters (various elastic elements)
are used as meters
...

Parametric sensors are those that convert an input value into changes in a
parameter (resistance, inductance, capacitance) of an electrical circuit or the
magnetic permeability of ferromagnetic cores
...


будут выполнять только функции преобразователя, поскольку в качестве
измерителей применяются другие чувствительные к измерению этих
параметров элементы (различные упругие элементы)
...

Параметрическими называют датчики, преобразующие входную величину
в изменения какого-либо параметра (сопротивления, индуктивности, емкости)
электрической цепи или магнитной проницаемости ферромагнитных
сердечников
...


Generator sensors are sensors in which the input controlled value is converted
Генераторными называют датчики, в которых входная контролируемая
to EMF
...
Эти датчики сами служат источниками
электрической энергии, вырабатываемой в результате взаимодействия с
generated as a result of interaction with the object or environment
...


Датчики в большинстве случаев, в отличие от других элементов
автоматики,
находятся и действуют в наиболее тяжелых условиях
Sensors in most cases, unlike other elements of automation, are located and
эксплуатации
...
They are often exposed to sudden
changes in temperature, high levels of vibration, shock loads, aggressive температуры, высоких уровней вибрации, ударных нагрузок, агрессивных
сред, высокой запыленности и влажности окружающей среды
...

Датчик, прежде всего, должен иметь большую чувствительность и малую
The sensor, first, must have a high sensitivity and low inertia
...


~

~

Чувствительностью датчика k называют отношение изменения
The sensitivity of the sensor k is the ratio of the change in the electrical
электрического параметра y на выходе к изменению контролируемого
parameter y at the output to the change in the controlled parameter Δx:
параметра х:

~ y
k =

...

x


...


x

Чем выше чувствительность датчика, тем меньше влияние помех на
точность выходного сигнала и тем проще, в случае необходимости,
последующее усиление
...
The amount of inertia of the сигнала на вход
...
The lower the inertia of the погрешность измерения или управления
...

тем благоприятней работа систем автоматики
...


In addition to high sensitivity and low inertia, the sensors have the
following requirements: certainty and unambiguity of the relationship
between the input and output values; minimal reverse effect on the input value
or its complete absence; stability of parameters and characteristics over time
and under changes in external conditions; high overload capacity and
durability; resistance to external factors; simplicity of the device, small size
and weight; ease of installation, maintenance, repair and adjustment
...


7
...
Parametric sensors

7
...
Параметрические датчики

К параметрическим относят датчики активного сопротивления,
индуктивные,
емкостные и магнитоупругие
...
In this case, active resistance sensors are divided into
полупроводниковые
термосопротивления
и
potentiometric, tensometric, thermal resistance, semiconductor thermal термосопротивления,
фотосопротивления
...


Potentiometric sensors
...
The latter is carried out by relatively
simple means
...

Figure 7
...
The potentiometer 1 has a branch from the
midpoint
...
When the potentiometer lamella 2 is in the neutral position
corresponding to the position of the branch from the midpoint, the output
voltage Uout = 0
...
Эти датчики используются в качестве
датчиков или преобразователей относительного перемещения и связаны с
источником постоянного тока, а снимаемый с них аналоговый сигнал не
требует дальнейших преобразований, кроме его увеличения по мощности или
уменьшения по напряжению
...
В отличие от простого потенциометра,
потенциометрический датчик положения должен не только давать на выходе
напряжение, пропорциональное перемещению, но и изменять полярность
напряжения на выходе в соответствии с направлением смещения его ведущего
звена относительно нейтрального положения
...
7
...
Потенциометр 1 имеет отвод
от средней точки
...
Когда ламель 2 потенциометра находится
в нейтральном положении, соответствующем положению отвода от средней
точки, то выходное напряжение Uвых = 0
...
7
...
Scheme of the potentiometric position sensors
T
here are also potentiometric sensors made according to the bridge scheme
(Fig
...
1, b)
...
the Corresponding
lamellae 7 and 8 are isolated from each other and fixed to an insulator that is
rigidly connected to the rod
...
When the rod is shifted from the neutral position to the extreme
voltage at the output Uout will be equal to the supply voltage Usup, and the
polarity will be determined by the sign of the rod offset relative to the neutral
position
...
In addition,
the characteristic is linear only when the sensor is operating in idle mode, i
...

without load (Fig
...
2, curve 1)
...
1
...


Рис
...
1
...
1
...
В этом датчике использованы два потенциометра
5 и 6
...
При нейтральном положении
штока и ламелей относительно соответствующих потенциометров разность
потенциалов на ламелях будет равна нулю
...

При использовании потенциометрического датчика следует иметь в виду,
что при переходе с одного витка проволочного потенциометра на другой на
ламели напряжение изменяется скачком, поэтому характеристика датчика
ступенчатая
...
1
...
При
подключении к датчику нагрузки его характеристика имеет вид параболы (рис
...
2, кривая 2) и степень ее нелинейности определяется коэффициентом
 = Rн Rд , где Rн – сопротивление нагрузки; Rд – сопротивление датчика
...
7
...
Characteristics of potentiometric sensor

2

y
y max

Рис
...
2

---