Разбираемся:
- что относят к категории датчиков
- какое применение датчиков
- в чем заключается общий принцип работы самых известных типов датчиков
- весомость качества датчиков для промышленности и науки
Датчик — он же известен под названием “преобразователь” — это сейчас одна из неотъемлемых составляющих фундамента всех систем сбора данных, которые включают такие основные компоненты:
- датчики;
- преобразователи сигналов;
- аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
- компьютеры с ПО для сбора данных, регистрации и анализа полученных сигналов.
Зачастую в современных системах сбора данных, датчики — начальное звено цепи измерений
Применение датчиков / преобразователей
Датчиками называют устройства, обнаруживающие изменения в окружающей среде и передающие сигналы о них на выходные каналы других системы. Датчик будет переводить физические явления в измеряемые аналоговые напряжения (или цифровые сигналы), что преобразуется в форму, что доступна для чтения или передачи для дальнейшей обработки и чтения.
Наверное, самый известный и понятный датчик — это микрофон — он преобразует звуковую энергию в электрический сигнал, который далее можно усилить, передать, записать или воспроизвести повторно.
Обычный ртутный градусник — это также вид датчика — очень старый. Принцип его работы в том, что ртуть всегда одинаково и линейно будет реагировать на изменение температуры.
Классический термометр будет недостаточно эффективен, когда потребуется еще и сбор данных, поскольку для записи показаний с него необходимо считывать и оцифровывать выходные значения, а поле и все текущие. Именно поэтому в свое время изобрели термодатчики. Они способны измерять температуру и другие физические явления, а также обеспечить передачу выходных значений, доступных для отображения, хранения и анализа.
Типы современных датчиков
Чтобы измерять разные физические явления, изобретены различные типы датчиков / преобразователей:
- Термопара, РДТ и термистор — измерят температуру;
- Тензодатчик — измерит деформацию давления, натяжения, веса и т.д.;.
- Датчик нагрузки — измерит вес и нагрузку;
- Датчик LVDT — измерит смещение в расстоянии;
- Акселерометр — измерит вибрацию и ударную нагрузку;
- Микрофон — регистрирует звуковые волны;
- Преобразователь тока — зафиксирует изменение переменного и постоянного тока;
- Трансформатор напряжения — зафиксирует изменение потенциалов высокого напряжения;
- Оптический датчик — обнаружение светового излучения, передача данных;
- Датчик-видеокамера — для захвата одного непрерывного двумерного изображения
- Цифровой датчик — подсчет дискретных значений, линейное и ротационное кодирование, измерение положений и т.д.;
- Датчик местонахождения (GPS) — фиксация географических координат на базе данных спутниковых систем позиционирования.
От типа датчика зависит, какими будут его электрические выходные данные:
- напряжение,
- ток,
- сопротивление
- или другое электрическое свойство, которое изменяется со временем.
Некоторые датчики выводят цифровые значения, а именно последовательность битов данных, приведенных и неприведенных к масштабу. Выходы таких аналоговых датчиков обычно подсоединены ко входам преобразователей сигналов, которые мы рассмотрим в следующем разделе.
Преобразователи тока
Как и напряжение, ток — это одна из самых фундаментальных форм энергии. Его измерение служит целям мониторинга и анализа. Будь то проверка качества энергии, передающейся по электрической сети, измерение потребления энергии электромобилем с гибридным двигателем или машиной, оценка электропитания играет крайне важную роль.
Для преобразования малых и средних уровней тока в напряжение можно использовать токовые шунты. Шунт — это своего рода резистор. Он устанавливается напрямую в цепь, в которой производится измерение тока. Большинство других типов датчиков и преобразователей тока на рынке работает на основе индукции или другого смежного метода, при котором они не являются частью электрической цепи. Это позволяет измерять более высокие уровни тока.
Токовые клещи — устройство, которое обнаруживает электромагнитное поле, создаваемое током, и измеряет его. Выходное значение датчика — это пропорциональное напряжение, которое наша система сбора данных может отображать, сохранять, а также анализировать.
Существуют гибкие катушки Роговского, которые легко устанавливаются даже в труднодоступных местах или в случаях, когда размыкание цепи нежелательно.
Заполучить можно также датчики нулевого тока и индукционные токовые датчики для более точного измерения — часто используются для оценки качества электроэнергии и в смежных областях. Существует огромное разнообразие датчиков и преобразователей тока, специально разработанных для решения различных задач.
Преимущества преобразователей тока
- Модели с зажимами просто прикреплять к кабелям переменного тока
- Гибкие модели Роговского легко подключать в труднодоступных местах
- Клещи с питанием и без питания для задач с переменным током
- Долгий срок службы
Недостатки преобразователей тока
- Относительно дорогой датчик
- Клещи пост. тока, катушки Роговского и индукционные датчики требуют подключения к внешнему источнику энергии
T201 от Seneca
В серию преобразователей T201 компании Seneca входят преобразователи переменного тока в постоянный, которые способны конвертировать измеряемое значение силы тока (до 300 А) в 4…20 мА или 0…10 В стандартизированного промышленного сигнала.
siderus.ru — на выбор предлагаются 12 моделей преобразователей с различным принципом измерения:
- по средневыпрямленному значению,
- по принципу магнитного баланса (запатентованная технология компании Seneca),
- по эффекту Холла,
- по истинному СКЗ с биполярным диапазоном ввода.
SIDERUS — это международный поставщик импортного промышленного оборудования и комплектующих для промышленности и производств. Здесь получите экономически обоснованные цены, доставку товаров по всей России и СНГ, точный подбор продукции в соответствии с пожеланиями к заказу.
Пример применения: мониторинг состояния «ТЭНа» под утеплителем
Как проконтролировать обрыв нагревателя на трубопроводе
Чтобы предотвратить замерзание продукта в трубопроводе, принимают меры не только по утеплению, но и по обогреву. С использованием преобразователя с серии Т201 можно обеспечить мониторинг состояния ТЭНа под утеплителем.