EN
Датчики перетворюють фізичні величини на вимірювані сигнали. Їх надійна робота залежить не лише від чутливого елемента, а й від ключових аксесуарів, таких як корпуси, умовлювачі сигналів, роз’єми та кріпильні елементи. Нижче описано п’ять важливих типів датчиків, у тому числі їхні принципи роботи та необхідні аксесуари.
1. Лінійні датчики (Потенціометричні або магнітострикційні)
Принцип роботи: потенціометричні лінійні датчики використовують резистивну доріжку та ковзний контакт. Під час лінійного переміщення ковзного контакту опір змінюється пропорційно, що забезпечує вихідний сигнал у вигляді дільника напруги. Магнітострикційні датчики містять хвилевід і постійний магніт; електричний імпульс генерує імпульс деформації, який відбивається від положення магніту, а затримка часу вказує на переміщення.
Основні аксесуари: погодозахищені корпуси (IP67), штокові наконечники або сферичні підшипники для механічного з’єднання, кабельні збірки з екрануванням та перетворювачі сигналів, що перетворюють опір або часову затримку на вихідні сигнали 4–20 мА або 0–10 В.
2. Датчики ваги ( Датчиках навантаження — типу тензометричних)
Принцип роботи: Більшість тензометричних датчиків використовують металевий пружний елемент (наприклад, балку, S-подібну або дископодібну форму) із чотирма тензодатчиками, з’єднаними у мостову схему Уітстона. Під дією навантаження елемент деформується, що призводить до розтягнення двох тензодатчиків (збільшення опору) і стиснення двох інших (зменшення опору). Мостова схема видає сигнал у мілівольтах, пропорційний прикладеному навантаженню.
Основні аксесуари: корпуси з нержавіючої сталі або інструментальної легованої сталі для захисту від корозії, навантажувальні кнопки та кріпильні плити, розподільні коробки для сумування сигналів від кількох датчиків, а також прецизійні підсилювачі (з регулюванням напруги живлення та температурною компенсацією).
3. LVDT (Лінійний змінний диференційний перетворювач)
Принцип роботи: Лінійний змінний диференціальний трансформатор (LVDT) складається з первинної обмотки та двох вторинних обмоток, намотаних на порожнисту трубку. Феромагнітне осердя рухається лінійно всередині трубки. Первинна обмотка збуджується змінним струмом (зазвичай 1–10 кГц). Дві вторинні обмотки з’єднані послідовно у протилежній фазі; коли осердя перебуває в центральному положенні, індуковані в них напруги компенсують одна одну (нульовий вихід). Зміщення осердя порушує баланс напруг, формуючи вихідну змінну напругу, амплітуда якої пропорційна переміщенню, а фаза вказує напрямок зміщення.
Основні аксесуари: корпуси з нержавіючої сталі або епоксидної смоли для експлуатації в агресивних середовищах, стрижні з різьбою для осердя та пружинні зонди, перетворювачі сигналів, що демодулюють вихідну змінну напругу у постійну напругу або струм 4–20 мА, а також з’єднувальні кабелі з низькою ємністю.
4. Сенсори моменту (Реактивний або обертальний тип)
Принцип роботи: Більшість датчиків крутного моменту використовують тензометричні датчики, наклеєні на вал або фланець. У датчиках реактивного крутного моменту корпус закріплений нерухомо, а тензометричні датчики вимірюють крутний момент. У обертальних датчиках крутного моменту на обертовий вал встановлюються тензометричні датчики або магнітоеластичний елемент; сигнал передається за допомогою ковзних контактів, індуктивної зв’язки або радіотелеметрії. Зміна опору датчиків (мост Вітстона) прямо пропорційна крутному моменту.
Основні аксесуари: Шліцеві або шпонкові вали для передачі обертального руху без прослизання, блоки ковзних контактів (для обертальних типів), бездротові телеметричні модулі, захисні корпуси з ущільненими підшипниками та підсилювальні/коригувальні блоки, що забезпечують відфільтровані, відкалібровані вихідні напруги або струми.
Загальні аксесуари для всіх типів
Умовні перетворювачі сигналів (підсилювачі, фільтри, схеми лінеаризації), електричні з’єднувачі (M12, DIN), кріпильні кронштейни та інструменти для калібрування є типовими аксесуарами для багатьох датчиків. Правильний вибір аксесуарів забезпечує точність, тривалий термін служби та електромагнітну сумісність.
Інженерам обов’язково потрібно розуміти як принцип дії датчиків, так і супутню апаратну складову, щоб надійно застосовувати ці датчики в промисловій автоматизації, випробуваннях автомобільної техніки, робототехніці та системах управління технологічними процесами.
