Детекторы положения, перемещений и уровня

Лекция № 14

ПРОФИЛЬ ПОВЕРХОСТИ

Определение положения физических объектов и их перемещений является важной функцией многих автоматизированных систем. Она необходима практически для всех АСУТП, систем управления транспортными потоками, охранных систем, без нее не может обойтись ни один робот. Под определением положения физического объекта понимается нахождение его координат (линейных или угловых) по отношению к заданной точке. Под перемещением объектов подразумевается их передвижение из одного положения в другое, находящееся от первого на определенном расстоянии или под определенным углом. Другими словами, перемещение всегда определяется по отношению к исходному положению объекта. Для обнаружения опасных расстояний между двумя объектами обычно применяются детекторы сближения. Такие детекторы, по существу, являются пороговыми устройствами, реализованными на базе датчиков положения объекта. Датчики положения — это, как правило, линейные устройства, выходные сигналы которых соответствуют расстоянию между объектом и опорной точкой. Детекторы сближения являются более простыми устройствами, сигналы на выходе которых появляются только в случае обнаружения критического расстояния до объекта. Например, во многих роботах и движущихся механизмах автоматизированных систем применяется очень простой, но очень надежный датчик сближения — концевой выключатель, в состав которого входит пара либо нормально замкнутых, либо нормально разомкнутых контактов. Когда объект при своем движении механически размыкает или замыкает эти электрические контакты, концевой выключатель посылает сигнал в управляющее устройство. Этот сигнал указывает на то, что объект достиг своего конечного положения. Однако контактные переключатели имеют ряд недостатков: высокую механическую нагрузку на движущиеся объекты, гистерезис и т.д. Детекторы перемещений часто являются составными частями более сложных датчиков, для которых обнаружение движущихся объектов — только одна из нескольких ступеней процесса преобразования сигнала (см. рис. 1.1. главы 1). Пример такого составного преобразователя — датчик давления, в котором давление приводит к перемещению диафрагмы, а перемещение диафрагмы, в свою очередь, вызывает изменение выходного электрического сигнала. Из приведенных примеров видно, что датчики перемещений, некоторые из которых описаны в данной главе, не только применяются самостоятельно, но и входят в состав многих других детекторов, рассматриваемых в других главах.

Большинство датчиков положения и перемещений являются статическими устройствами, быстродействие которых, как правило, не сказывается на рабочих характеристиках систем. Однако, производители таких датчиков обычно приводят в документации величину максимальной скорости реакции. Но в этой главе рассматриваются только статические датчики. Динамические датчики, чьи выходные сигналы, по определению, являются временными функциями, будут описаны в следующих главах.

Перед тем как приступить к разработке или выбору детектора положения и перемещения, необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Какова величина и тип измеряемых перемещений? (существует два типа перемещений: угловой и линейный)

2. Какой должна быть разрешающая способность и точность?

3. Из чего изготовлен объект, перемещение которого необходимо измерить? (из металла, пластмассы, жидкости, ферромагнитных материалов и т.д)

4. Какой размер пространства отведен для монтажа датчика?

5. Каким должен быть диапазон измерений?

6. В каких условиях окружающей среды предстоит работать датчику? (влажность, температура, источники помех, вибрация и т.д.)

7. Какой должна быть потребляемая мощность датчика?

8. Каким может быть срок службы датчика? (этот параметр тесно связан с продолжительностью службы всей системы)

9. Какое количество датчиков необходимо изготовить? (ограниченное число, среднее количество, серийный выпуск)

10. Какой должна быть стоимость датчика?

Тщательный предварительный анализ помогает не допустить нежелательных промахов в дальнейшем.

Дата добавления: 2014-01-20