Датчики электрических величин Датчики электрических величин преобразуют ток, напряжение, мощность и другие величины электроэнергии в электрические сигналы информации для работы САУ.
Датчики электрических величин Датчик, служащий для восприятия и преобразования диагностического параметра технического состояния агрегатов машин в электрический сигнал, является диагностическим датчиком. Датчики, являясь первичными элементами средств диагностирования, осуществляют связь этих средств с объектом путем преобразования контролируемых параметров (неэлектрических и электрических величин) в электрические сигналы, поступающие во входные устройства диагностического средства.
Структура датчиков электрических величин Структурная схема датчика включает в себя один или два элементарных преобразователя. Он также может состоять только из одного преобразователя, осуществляющего преобразование измеряемой неэлектрической величины X в электрическую величину и. Преобразователи строятся по структурным схемам, состоящим из чувствительного элемента, воспринимающего энергию X измеряемого параметра и преобразующего ее в промежуточную неэлектрическую величину Хи и преобразователя, предназначенного для преобразования промежуточной неэлектрической (обычно механической) величины Ху в электрический сигнал. Между чувствительным элементом и преобразователем располагается передаточный механизм или несколько промежуточных преобразователей (структура каскадного соединения). Часто встречаются более сложные структуры: дифференциальная схема, например в индуктивных датчиках давления, и компенсационная схема, например, в трансформаторных датчиках линейных перемещений.
Гальваническая развязка датчиков тока и напряжения Датчики тока и напряжения должны обеспечивать гальваническую развязку – отсутствие электрического контакта между цепями сигналов информации об измеряемых электрических величинах и силовой электрической цепью САУ. Это необходимо потому, что силовая цепь САУ при отсутствии разделительного трансформатора потенциально связана с трехфазной сетью, имеющей заземлённую нейтрально и напряжение 220 В относительно земли, что может привести к поражению людей и повреждению устройств САУ. Гальваническая развязка обеспечивается передачей электрических сигналов информации переменным током через трансформаторы, конденсаторы, оптроны (светодиод фотодиод). В цепях постоянного тока применяют датчики с преобразованием сигналов постоянного тока по принципу модуляции-демодуляции и передачей информации на переменном токе.
Классификация датчиков электрических величин По принципу измерений тока и напряжения, на котором основаны измерения всех других электрических величин, в САУ обычно используются датчики двух основных типов: 1) резисторные датчики с измерением падения напряжения от протекания тока через резистор; 2) электромагнитные датчики, основанные на измерении магнитного поля, создаваемого измеряемым током или напряжением.
Классификация датчиков электрических величин
Датчик магнитного поля на основе эффекта Фарадея Рис 1. Схема датчика Принцип действия датчика основан на вращении плоскости поляризации элементом Фарадея под действием магнитного поля. В качестве материалов для элемента Фарадея используют диэлектрики, ферромагнетики.
Датчик для измерения напряженности электрического поля на основе эффекта Поккельса Структурная схема датчика показана на рисунке: Рис 2. В качестве материала в таких датчиках применяют ниобат лития.
Датчик для измерения напряжения или силы тока с использованием пьезоэлемента Схема датчика для измерения напряжения или силы тока показана на рисунке: Рис 3. Схема датчика для измерения напряжения или силы тока с использованием пьезоэлемента: 1 – пластина пьезоэлемента; 2 – чувствительный световод; 3 – приемный световод.
Датчики Холла Эффект Холла – физическое явление, при котором датчики этого типа используют эффект возникновения разности потенциалов при помещении проводника с током в магнитное поле.
Датчики магнетосопротивления Эффект магнетосопротивления – это физическое явление, заключающееся в изменении сопротивления проводящих тел в магнитном поле. Объясняется это тем, что в присутствии магнит ного поля на носители тока действует сила Лоренца, изменяющая траекторию их движения. Если бы не было магнитного поля, то под действием приложенного к проводящему телу напряжения носители тока перемещались бы по кратчайшему направлению. 1. Электроны, 2. Зонд, 3. Магниты, 4. Магнитное поле, 5. Источник тока.
Датчики тока Рис. 3. Датчик тока токовый шунт Падение напряжения на шунте пропорционально пропускаемому току: U ш =I н R ш Самый простой и самый точный способ измерения тока. При протекании тока через активное сопротивление, на нем происходит падение напряжения, пропорциональное измеряемому току.
Датчики ЭДС Рис.4 Датчик ЭДС Представляет собой магнитоэлектрический датчик. При воздействии на полупроводник с проходящим по нему током, магнитным полем в полупроводнике создается поперечная разность потенциалов электродвижущая сила Холла, которая характеризуется напряжением на 3 В менее напряжения питания.
Датчики фазы и частоты Датчик фаз (положение распределительного вала) Распределительный вал редуцирован по сравнению с коленчатым валом на 1:2. Их положение отображает, находится ли поршень двигателя, движущийся к верхней мертвой точке, в такте сжатия или такте выпуска. Датчик фазы на распределительном вале (также называемый фазовым датчиком) передает эту информацию на блок управления. Она необходима, например, для систем зажигания с одноискровыми катушками и для последовательного впрыска топлива (SEFI). Датчик частоты вращения (ДЧВ) ДЧВ предназначен для контроля частоты вращения. При прохождении зубьев вблизи переднего торца датчика, частота колебаний встроенного генератора модулируется с частотой прохождения зубцов и на выходе датчика возникают импульсы, соответствующие частоте прохождения зубцов. Сигнал усиливается электронной схемой и формируется в импульсы напряжения, которые поступают на выход датчика. Применяются в устройствах сигнализации и блокировки, в системах управления и автоматики всех отраслей промышленности.
Спасибо за внимание!