Общие сведения. Автоматизация различных технологических процессов возможна только при наличии необходимой информации о значениях величин

Раздел второй

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ

Глава I

ДАТЧИКИ АВТОМАТИКИ

Общие сведения

Автоматизация различных технологических процессов возможна только при наличии необходимой информации о значениях величин, характеризующих ход выполнения операций. Для этого нужен весьма обширный комплекс разнообразных электрических и неэлектричес­ких датчиков, которые измеряли бы заданные параметры техноло­гических режимов и операций и передавали бы соответствующую информацию дальше.

Электрические датчики оказываются наиболее простыми и деше­выми и в определенной степени обладают универсальностью, то есть могут быть использованы при автоматизации различных по харак­теру технологических процессов. Они получили преимущественное распространение, однако в каждом конкретном случае следует при­менять такие датчики, которые более всего по техническим и эконо­мическим показателям подходят для данного объекта автоматизации.

Неэлектрические параметры технологического процесса обычно предварительно преобразуют при помощи датчиков в электрические величины и передают затем эту косвенную, но вместе с тем весьма точную информацию в последующие звенья АСУ.

Структурные схемы различных датчиков показаны на рисунке 62. В самом общем виде датчик состоит из одного или нескольких эле­ментарных преобразователей, в которых происходит превращение одной физической величины в другую или количественное измене­ние одной и той же физической величины. Важнейшим из элементар­ных преобразователей является так называемый воспринимающий орган ВО (чувствительный элемент или измерительный орган). Вос­принимающий орган, как правило, реагирует на отклонение управ­ляемой величины от установленного значения и передает это откло­нение в форме определенного сигнала на другие преобразователи.

По принципу действия датчики делят на генераторные и парамет­рические.

У генераторных датчиков(рис. 62, а) в воспринимающем органе происходит непосредственное преобразование контролируемого пара­метра х в выходную величину у. Эти датчики весьма просты, поскольку не нуждаются во вспомогательном источнике питания. Преобразо­вание входного сигнала х в выходную величину у осуществляется за счёт энергии входного сигнала х.

Рис. 62. Функциональные схемы датчиков:

а — с непосредственным преобразованием; б — с промежуточным преобразованием; в — с промежуточным преобразованием и обратной связью.

В состав параметрических датчиков (рис. 62, б), кроме восприни­мающего органа ВО, входят промежуточный преобразователь П и вспомогательный источник питания ИП. У этих датчиков контроли­руемая величина х преобразуется воспринимающим органом ВО за счет энергии источника питания ИП в промежуточную величину х_п, а затем при помощи преобразователя П доводится до удобной формы и определенного значения выходного сигнала у.

Наиболее сложны и совершенны датчики с обратными связями (рис. 62, в). Схемы с обратной связью применяются в основном в изме­рительных датчиках свойств вещества и обнаружения дефектов в мате­риалах по отражению акустических или электромагнитных волн высокой частоты, а также в оптических и радиоизотопных датчи­ках. Датчики с обратной связью обладают весьма существенными преимуществами: они способны приспосабливаться к некоторым возмущениям (отклонения температуры или напряжения питания и т. п.), чувствительны, работают более стабильно и обеспечивают высокую точность, так как отрицательная обратная связь снижает влияние погрешности воспринимающего органа и преобразователя. Вместе с тем они сложны по конструкции и сравнительно дороги.

Специфические условия сельскохозяйственного производства обус­ловливают особо жесткие требования в отношении надежности дат­чиков. Действительно, остальные элементы автоматики работают в более благоприятных условиях и в меньшей степени подвержены влиянию окружающей среды и воздействиям со стороны автомати­зированных установок, поскольку устанавливаются обычно не на самих объектах автоматизации и выполняют общетехнические функ­ции.