EN
Датчики преобразуют физические величины в измеримые сигналы. Их надёжная работа зависит не только от чувствительного элемента, но и от ключевых аксессуаров, таких как корпуса, устройства согласования сигналов, разъёмы и крепёжные компоненты. Ниже описаны пять важных типов датчиков, включая их принципы работы и необходимые аксессуары.
1. Линейные датчики (Потенциометрический или магнитострикционный)
Принцип работы: Потенциометрические линейные датчики используют резистивную дорожку и скользящий контакт (ползунок). При линейном перемещении ползунка сопротивление изменяется пропорционально, формируя выходное напряжение делителя. Магнитострикционные датчики содержат волновод и постоянный магнит; электрический импульс генерирует импульс деформации, отражающийся от положения магнита, а задержка во времени указывает на величину перемещения.
Основные аксессуары: Пыле- и влагозащищённые корпуса (степень защиты IP67), штоковые наконечники или сферические подшипники для механического соединения, кабельные сборки с экранированием, а также преобразователи сигнала, преобразующие изменение сопротивления или временную задержку в выходной сигнал 4–20 мА или 0–10 В.
2. Датчики веса ( Датчиков веса — тензометрического типа)
Принцип работы: Большинство тензометрических датчиков используют металлический упругий элемент (например, балку, S-образный или дисковый) с четырьмя тензорезисторами, соединёнными по схеме моста Уитстона. При приложении силы элемент деформируется, вызывая растяжение в двух тензорезисторах (увеличение сопротивления) и сжатие в двух других (уменьшение сопротивления). Мост выдаёт сигнал в милливольтах, пропорциональный нагрузке.
Основные комплектующие: корпуса из нержавеющей стали или легированной инструментальной стали для защиты от коррозии, нагружаемые кнопки и монтажные пластины, распределительные коробки для суммирования сигналов нескольких датчиков, а также прецизионные усилители (с регулированием напряжения возбуждения и температурной компенсацией).
3. LVDT (Линейный дифференциальный трансформатор переменного тока)
Принцип работы: Линейный дифференциальный трансформатор (LVDT) состоит из первичной обмотки и двух вторичных обмоток, намотанных на полую трубку. Ферромагнитный сердечник перемещается поступательно внутри трубки. Первичная обмотка возбуждается переменным током (обычно 1–10 кГц). Две вторичные обмотки соединены последовательно встречно; когда сердечник находится в центральном положении, наведённые в них напряжения компенсируют друг друга (выходное напряжение равно нулю). При смещении сердечника баланс напряжений нарушается, что приводит к появлению переменного выходного напряжения, амплитуда которого пропорциональна величине перемещения, а фаза — направлению смещения.
Основные аксессуары: корпуса из нержавеющей стали или эпоксидной смолы для эксплуатации в агрессивных средах, резьбовые стержни сердечников и пружинные зонды, преобразователи сигнала, демодулирующие переменное выходное напряжение в постоянное напряжение или ток 4–20 мА, а также соединительные кабели с низкой ёмкостью.
4. Датчики момента (Реактивный или поворотный тип)
Принцип работы: Большинство датчиков крутящего момента используют тензодатчики, наклеенные на вал или фланец. В датчиках реактивного крутящего момента корпус закреплён неподвижно, а тензодатчики измеряют крутящий момент. В вращающихся датчиках крутящего момента на вращающийся вал устанавливаются тензодатчики или магнитоупругий элемент; сигнал передаётся через токосъёмные кольца, индуктивную связь или радиотелеметрию. Изменение сопротивления тензодатчиков (мост Уитстона) прямо пропорционально приложенному крутящему моменту.
Основные аксессуары: Шлицевые или шпоночные валы для передачи крутящего момента без проскальзывания, сборки токосъёмных колец (для вращающихся типов), беспроводные телеметрические модули, защитные корпуса с герметичными подшипниками, а также усилительные/усиливающе-формирующие блоки, обеспечивающие отфильтрованный и откалиброванный выходной сигнал в виде напряжения или тока.
Общие аксессуары для всех типов
Сигнальные преобразователи (усилители, фильтры, цепи линеаризации), электрические разъёмы (M12, DIN), крепёжные кронштейны и инструменты для калибровки являются общими для многих датчиков. Правильный выбор вспомогательного оборудования обеспечивает точность, долговечность и электромагнитную совместимость.
Понимание как принципа действия датчика, так и сопутствующего аппаратного обеспечения является обязательным условием для инженеров, чтобы надёжно применять эти датчики в промышленной автоматизации, испытаниях автомобилей, робототехнике и системах управления технологическими процессами.
