Датчиктердің негізгі сипаттамалары

Датчиктер және оларға қойылатын негізгі талаптар

Датчик-өлшеу параметрлерін қабылдайтын және сигналды келесі қолданушыға беру мақсатында өңдейді және сәйкесінше тіркейтін құрылғы. Датчиктердің түрлері өте көп және бірнеше белгілері бойынша классификацияланады.Жалпы датчиктер үш кластарға бөлінеді

- аналогты датчиктер, яғни аналогты сигнал тудыратын датчиктер;

- сандық датчиктер, екілік сөздер немесе импульстердің тізбегін басқарады;

- бинарлық (екіліке) датчиктер, бұлар екі деңгейдің ғана сигналын тудырады: «қосылулы/өшірілген» (0 немесе 1).

Кіріс шамасының түріне байланысты:мех.орын ауыстыру датчигі,пневматикалық д, электрлік д,шығын өлшегіштер, жылдамдық д, температура д, қысым д және т.б. Кіріс шамасына түрленетін шығыс шамасының түріне байланысты: электрлі және эл.емес д, тұрақты тоқ д, айнымалы ток амплитуда д, айнымалы ток жиілік д, кедергі д және т.б. Көбіне датчиктер электрлі болады, себебі электрлік шаманы алыс қашықтыққа жіберуге ыңғайлы және жылдамдығы жоғары болады. Сондықтан электрлік шама универсал, себебі кез келген шаманы электрлік шамаға және керісінше түрленеді. Сонымен қатар эл.шама нақты сандық кодқа түрленеді, оның дәлдігі, сезімталдығы, жылдамдығы жоғары болады. Әрекет ету принципі бойынша датчиктер: генераторлы(кіріс шаманы эл.сигналына түрлендіреді) және параметрлік(кіріс шаманы эл.параметрге R.L.C.түрлендіреді). Сонымен қоса әрекет ету принципі бойынша датчиктер реостатты, фотоэлектрлі,индуктивті, сыйымдылықты және т.б деп бөлінеді. Жалпы датчиктер 3 класска: аналогты д (кіріс шамасының өзгерісін пропорционал түрде аналогтысигналға өңдейді), цифрлы д(импульстер тізбегін немесе екілік санды құрайды), бинарлы д (екілік) ол сигналды тек екі деңгейде өңдейді қосу/өшу 0/1. Датчиктерге қойылатын негізгі талаптар:

-жұмысқа деген сенімділігі;

- шығыс шамасының кіріс шамаға бірмәнді тәуелділігі

- уақыт бойынша тұрақтылығы;

- жоғары сезімталдығы;

- көлемі мен массасының аздығы;

- бақыланатын процесске немесе параметрлерге кері әсерінің жоқтығы;

-параметрді өлшеудің қажетті диапазоны;

-инерциялылығының аздыығ;

-әртүрлі пайдалану шарттарында жұмыс істеуі және монтаждауының ыңғайлылығы.

 

Датчиктердің негізгі сипаттамалары

Датчиктердің динамикалық, статикалық және эксплуатациялық сипаттамалары ажыратылады. Датчиктің негізгі көрсеткіші, оның статикалық дәлдігін сипаттаитын сезімталдылығы болып табылады. Датчиктің сезімталдылығы оның статикалық сипаттамасының түріне тәуелді болады, яғни шығыс шамасының кіріс шамасына тіуелділігі аналитикалық немесе графикалық бейнеленуіне тәуелді. Датчиктің динамикалық сипаттамасы - шығыс сигналының кіріс сигналына уакыт аралығындағы тәуелділігі, әсіресе ол тұрақсыз жағдайды өлшеу кезінде болады. Датчиктің инерциялылығы - динамикалық тұрақты Т және кешігу уақытын т(тау) қарастыратын маңызды динамикалық сипаттама болып табылады. Датчиктер динатмикалық сипаттамасы бойынша жылулықтехникалық процесстерде апериодты және тербелмелі үзбеге(1-ші және одан жоғары ретті) жатады. Датчиктердің маңызды эксплуатациялық сипаттамасына оның күрлделі еместігі, сенімділігі, бағасының қолжетімді қымбат еместігі және ыңғайлы құрылымы, обьектімен немесе ортамен нақты байланысы, обьектке кері әсерінің болмауы жатады. Эксплуатацияның норма шартында діріл, электр және магнит өрісі жоқ кезде коршаған орта температурасы (20+5) °С, атмосфералық қысым (760+20) мм сын бағаны, ылғалдылық (60+20) % деп қабылданған.

Датчиктердің сипаттамалары. Датчик физикалық шаманы жылдам әрі нақты анықтап беруі тиіс. Ал датчикті сенімділік пен қызмет ету ыңғайлылығына қарай таңдалғанымен, оның нақтылығы және нәтиженің тексерімділігі негізгі факторлары болып қалмақ. Басқарушы компьютердің негізгі жұмысы ақпарат болады, сондықтан да нақты және сенімді өлшеу – бұл басқару сапасы үшін ең қажетті шарт болып табылады.

Датчиктердің техникалық жазбасында келтірілген негізгі сипаттамасының басым бөлігі – бұл статикалық параметрлер. Бұл параметрлер датчиктің өте қарқынды жылдамдықпен өзгеретін сигналды жылдам әрі нақты өлшейтінін көрсетпейді. Өлшенетін кіріс әсерлері жағдайында датчиктердің жұмысын көрсететін қасиеттерін - динамикалық қасиеттері деп атайды. Олар басқару жүйесінің жұмысына тікелей әсер етеді. Әмбебап датчиктер физикалық шаманың өзгерісіне бірден жылдам әсер етеді. Тәжірибеде кез келген датчиктер үшін жаңа шығыс сигналын өңдеу үшін біршама уақыт қажет.

Датчиктердің динамикалық сипаттамалары. Датчиктердіңдинамикалық қасиеттері бірнеше параметрлермен сипатталады, бірақ олар өндірушілердің техникалық сипаттамаларында сирек көрсетіледі. Датчиктің динамикалық қасиеттері эксперимент жүзінде өлшенетін кіріс шамасының секіру реакциясы арқылы алуға болады (2.5-сурет). Датчик реакциясын сипаттайтын параметрі оның жылдамдығы (мысалы өсу уақыты, кешігуі, бастапқы жетістікке жеткен уақыт) инерциялық қасиетіне (салыстрмалы асыра реттеу, орнату уақыты) және нақтылығы (ығысуы) болып табылады.

 

2.5-сурет. Датчиктің динамикалық реакциясы (секіруге реакциясы):

Т₀ – сезгіштігі жоқ аумақтан өту уақыты,

Т_d – кешігуі,

T_p – бастапқы максимумға жеткен уақыты,

T_s – орнату уақыты,

M_p – асыра реттеу.

Келесі параметрлерді минимизациялауға ұмтылуымыз қажет.

Сезгіштігі жоқ аумақтан өту уақыты – физикалық шаманың өзгеру уақыты мен датчик реакция моменті, яғни, шығыс сигналының өзгеру моменті болып табылады.

Кешігу – датчик көрсеткіштері белгіленген мәнге 50% пайызға жеткен уақыт.

Ұлғаю уақыты – белгіленген мәннен шығыс сигналы 10 нан 90 %-ға артатын уақыт.

Бастапқы максимумға жеткен уақыты – шығыс сигналының бастапқа максимумға жеткен уақыты. Алмастыру процесінің уақыты, орнату уақыты, шығыс датчиктің қысқа ауытқуы кезінен берілген шамадан ( 5%) азайған уақыты,.

Қатыстылық қайта басқару– максимал және белгіленген мән арасындағы айырмашылық (пайызбен).

Статикалық қате– датчиктің шығыс сигналының ақиқат мәннен ауытқуы. Оны датчиктің калибровкасы арқылы жойып жіберуге болады.Көп жағдайларда датчиктерге қойылатын талаптар бір-біріне қарама қарсы болады, сол себепті оның барлық параметрлерін бір уақытта минимизациялауға болмайды.

Датчиктердің статикалық қасиеттері. Датчиктердің статикалық қасиеттері өзгеріске ұшыраған уақыттан кейінгі датчиктің шығысы өлшенген шаманы қаншалықты екенін көрсетеді, яғни шығыс сигналы жаңа мәнге ие болғанда. Статикалық маңызды параметрлері: оның сезімталдығы, белгіленген қабілеттілік немесе кеңейтілуі, сызықтығы, ноль дрейфі және толық дрейф, жұмыс диапазоны, қайталамалығы және нәтиженің қайта қаралуы болып табылады.

Датчик сезімталдығы кіріс сигнал шамасының бірлік кіріс сигналының қатынасы арқылы анықталады (жіңішке өлшеуіш технологияларды сезімталдықты анықтау біршама қиын күрделі келеді).

Кеңейтілуі – өлшенетін шаманың ең төмен өзгерісі, оны тек датчик арқылы анықталып тура көрсетуге болады. Сызықтық аналитикалық түрде сипатталмайды, тек датчиктің градуировкаланған қисығы арқылы анықталады.