Оқулық «Білім беруді дамыту Федералды институты»
жүктеу/скачать 4.68 Mb. Pdf көрінісі
|
| 83
ДАТЧИКТЕР Біз қоршаған ортаны сезім мүшелерінің көмегімен қабылдаймыз. Көру, есту, иіскеу мүшелері қоршаған ортаның параметрлерін орталық нерв жүйесінен миға, яғни, біздің басқарушы құрылғымызғы, берілетін белгілерге айналдырады. Көз, құлақ, мұрын – біздің датчиктеріміз. Олардығы физикалық құбылыстар мен процестер әрдайым түсінікті бола бермейді, бірақ, ең дұрысы, олар сырттан қабылдаған ақпарттарын электр белгілеріне айналдырады. Автоматты жүйенің датчиктері де технологиялық параметрлер мен электр дабылдарын түрлендіреді. Олардың мұны қалай жасайтынын түсіну үшін, электр кернеуін қалай алатынын қарастырамыз. Потенциалдар айырмасының (электр кернеуі) төменде көрсетілгендер арқылы туындайтыны белгілі: ■ Магнитті алаңдағы қозғалыс кезіндегі өткізгіштер ұшының арасында; ■ Кварц кристалының қырында оған күшпен әсер еткенде; ■ Түрлі металдардан жасалған екі байланыстырушы өткізгіштердің босаң ұштарының арасында нүктелердің жылынуы кезінде; ■ Әртекті екі жартылый өткізгіштер арасында олардың түйіспелері аймағын жарықтандырған кезде (р —л-өтуінде) және т.б. Осы және оларға ұқсас құбылыстар технологиялық процестердің әртүрлі параметріндегі датчиктердің жұмысы негізінде жатыр: жалдамдық, күш, температура, жарықтандыру және басқа да процестер. 4.1. ДАТЧИКТЕРДІҢ НЕГІЗГІ СИПАТТАМАСЫ Барлық автоматты жүйелер шығуы кезінде электр сигналдарын қалыптастыратын датчиктерді пайдаланады. Бұлар төменде көрсетілген жағдайлармен байланысты: 4 тарау 84 ■ Электр сигналдары айтарлықтай қашықтыққа тез жетуі мүмкін, ал датчиктер технологиялық құрылғының кез келген қол жетімі қиын жеріне орналастырыла береді; ■ Электр сигналдары мың есеге жылдам арта алады, яғни, технологиялық параметр мәнін өлшегіш аппаратурасының сезгіштігін мәң есеге арттыруға болады; ■ Электр дабылдары аз инерцияны иеленген, бұл оған уақыт кезеңіндегі жылдам өзгеріп отыратын парметрлерді қадағалап отыруға және шынайы өмірде автоматты жүйе жұмысының жоғары жылдамдығын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді; ■ Электр дабылдары кең таралған технологиялық құралдырдың көпшілігімен жұмыс жасауға ыңғайлы, олар: күшейткіштер, коммутаторлар, электр қозғалтқыштары, электрмагнитті реле және басқалары. Электрлі емес параметрлерді электр қозғаушы күшке айналдыратын (ЭҚК) датчиктер, электр кернеуі немесе токтар генератор немесе белсенділер деп аталады. Олар өздерінің жұмыстары үшін сыртқы электр энергиясы көзін қажет етпейді, себебі бұл энергияны олардың өздері шығарады, нақтырақ айтқанда, шығыс дабылдарын жасау үшін құрылғының немесе процестің энергиясын пайдаланады және параметрлерін сигналдарға айналдырады. Бұл дачиктармен электр энергиясына айналған механикалық, жарық, жылу немесе басқа да энергиялар болуы мүмкін. Басқа датчиктерде электрлік емес энергияның өзгеруі сол датчиктің өзінің қандай да бір электр параметрлерінің өзгеруіне алып келеді ( оның кедергісі, электр сыйымдылығы, индуктивтілігі және т.б.). мұндай датчиктер параметрлік немесе пассивті деп аталады. Олар электр энергиясының сыртқы көзінде шығыс дабылын жасау үшін керек. Датчиктердің қандай да бір мақсатқа жарамдылығын анықтайтын негізгі сипаттамасы болатындар: ■ түрлену функциясы; ■ сезімталдық; ■ қателік; ■ сызықты еместік; ■ инерциялығы және басқалары. Датчикке тек шектеулі диапазонда ықпал жасайтын кез келген сипаттамалар жарамды (мысалы, температура датчигі ыстықтан өзінің еріп кетуі мүмкін жағдайда қалыпты жұмыс жасай алмайды) 85 Датчик үшін сипаттамасының мәні кепілдендірілген түрленген параметрлердің өзгеріс диапазоны датчиктің жұмыс диапазоны деп аталады. Түрлену функциясы — бұл датчиктің Х шығ шығыс шамасы мен Х кір кіріс шамасы мәндерінің арасындағы тәуелділік. Оны не формуламен не кестемен көрсетеді. Ұқсас датчиктер үшін Х шығ пен Х кір арасындағы шамалас тәуелділік анағұрлым: Х = КХ шығ кір мұндағы К — тұрақты коэффициент. Бұл тәуелділіктің кестесі — тік сызық, сондықтан да түрленудің мұндай функциясын сызықтық деп атайды. Көптеген датчиктерде ішкі параметрлерінің кең диапазоны өзгерісіндегі түрлену функциясы сызықтық, сондықтан да оның сызықтандырылуы үшін шара қолдану керек (яғни Х шығ пен Х кір арасындағы шамалас тәуелділікті алу үшін), ең болмағанда жұмыс диапазоны шегінде, мысалы, дачиктің конструкциясын өзгеру арқылы қол жеткізу қажет. Сызықтық емес сипаттамамен жұмыс жасаудың басқа тәсілі – оны ЭЕМ жадыны енгізу (себебі жаңаша ЭЕМ жадында еш мәселелер жоқ). S датчиктің сезгіштігі датчиктің Х кір кіріс параметрінің бірлікке өзгерген кезінде Х шығ шығыс дабылының қалай өзгеретіндігін көрсеткен (мысалы, температураның 1 °С өзгеруі кезінде (кіріс шамасы) датчиктің кедергісі (шығыс шамасы) қанша омға өзгереді). Сезгіштік АХ шығ шығыс шамасының АХ кір кіріс шамасына өзгеруіне тең: S = АХшығ/АХкір. Мысалы, температураның 10 К өзгеруіне байланысты бір датчикте кедергі 100 Омға өзгерді, ал екіншісінде – 300 Омға. Екі датчиктің қайсысы үлен сезгіштікке ие? Әрине, екіншісі, онда S = 300 : 10 = 30 (Ом/К). Кемшілік — шығыс шамасының нақты мәнінің мінсіз ( шынайы) мәннен ауытқуы, ол құжаттарға сәйкес кіріс параметрінің осы мәнінде датчиктің шығысында болуы тиіс. Абсолютті және салыстырмалы қателікті ажыратады. Абсолюттік қателік — бұл шынайы және мінсіз мәндер арасындағы айырма; ол шығыс шамасы секілді бірліктерде өлшенеді. Мысалы, датчик кедергісінің мінсіз шамасы температураның берілген мәнінің өзгеруі кезінде 100 Омға тең болуы керек, ал осы температурадығы оның шынайы кедергісі 105 Омға тең. 86 T, K 4,2 4,3 18,2 90,1 90,3 100,0 R, Ом 585,99994 557,50552 49,27075 2,87548 2,87191 2,21236 Бұл ретте, абсолютті қателік мынаны құрайды: 5Х Х шығ. шын Х шығ.мін 5 (Ом) . Дегенмен абсолютті қателік нақты дәлдікпен қызмет жасай алмайды. Шынында да біз 100°С шамасындағы температураны 1°С абсолютті қателікпен өлшесек, онда қателік 1 %құрайды, ал бұл жаман көрсеткіш емес. Бірақ дәл сол 1 абсолютті қателікпен 5°С шамасындағы температураны өлшесек, онда қателік 20 % құрайды. Сондықтан да салыстырмалы қателік ұғымын енгізеді — бұл абсолюттік қателіктің шығыс шамасының мінсіз мәніне қатысы, %: У Х = (5Х/Хшығ. мінсіз) ' 100. Датчиктің нақтылығы жайлы бұдан да толық ақпар алуға келтірілген қателік мүмкіндік береді, ол максималды абсолюттік қателіктің осы датчиктің жұмыс ауқымына арналған максималды шығыс шамасы мәніне қатынасын білдіреді, %: У Х келт = (5Х тах /Х шығ max) 10 °. Бұл қателіктің мәнін әдетте, датчиктің құжатында көрсетілген нақтылық класы анықтай алады. Сызықты емес — датчиктің түрлендіруші қызметінің сызықтықтан ауытқуы. Егер де сызықсыздық үлкен болса, онда ЭЕМ-да онымен байланысты қателіктерді азайту үшін арнайы кестеге түзетулер енгізеді ( қисық сатыланған). Мысалы, ТСАД2-СР датчигінің жеке сипаттамасының көріністері датчиктің Т температурасы мен R кедергісі арасында тәуелділік 4.1- кестеде көрсетілген. Мәлімет дәл осындай дәлдікте ЭЕМ жадына енеді. Инерциялылық датичиктің жылдам өзгеретін кіріс параметрінің түрленуін жүзеге асыратын қабілетін сипаттайды. Егер датчик түрленген параметрдің өзгерісіне үлгере алмай жатса, онда динамикалық деп аталатын қосымша қателік пайда болады. Түрленген параметрдің өзгеру жылдамдығы қаншалықты үлкен болса, ол соншалықты жоғары. 87 Пайдалану кезіндегі датчиктердің маңызды сипаттамасы оның өзара алмасуы болып есептеледі. Егер датчиктер өзара алмасқыш болса, онда датчиктің бұзылып қатардан шығып қалған жағдайында оны сол түрдегі басқа датчиктермен ауыстыруға болады, басқару және бақылау жүйесінде бұдан басқа ешқандай өзгеріс жасаудың қажеті жоқ. Қарсы жағдайда датчикті ауыстырумен қатар, мысалы, ЭЕМ- дағы сатыланған кестені де ауыстыру керек. Датчиктердің басқа да сипаттамасының арасында сенімділікті, технологиялықты, тұрақтылықты, гистерезисті атап айтуға болады ( яғни, кіріс шамасы параметрінің өзгеріс бағытының шығыс шамасына тәуелділігінен). Датчиктер операторға шығатын дабылдар үшін параметр мәнінің түрлену тізбегіндегі ең алғашқы құрылғы болғандықтан, оларды алғашқы түрлендіргіштер деп жиі атайды. жүктеу/скачать 4.68 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|