Емкостные датчики. 
Автоматика

Принцип действия емкостного датчика состоит в преобразовании перемещения в изменение емкости С.

Емкостные датчики бывают простые и дифференциальные.

На рис. 4.4 представлены схемы конструкций некоторых емкостных датчиков. Емкость в таких датчиках может изменяться в резуль;

Рис. 4.4. Схемы конструкций емкостных датчиков:

а, б — соответственно простого и дифференциального с переменным расстоянием между пластинами; в—с переменной площадью взаимопсрскрытия пластин тате изменения расстояния между пластинами (см. рис. 4.4, а, б)_у площади взаимного перекрытия пластин (см. рис. 4.4, в), а также и за счет изменения диэлектрических свойств изолирующего промежутка.

Емкостные датчики питаются переменным током высокой частоты. Они очень чувствительны, а следовательно, в большой степени подвержены влиянию различных помех (наводок, действию внешних емкостей, отклонениям питающего напряжения и др.), поэтому применяются преимущественно как датчики релейного типа.

Фотоэлектрические датчики

Действие фотоэлектрического датчика основано на преобразовании изменения светового потока в изменение электрических параметров фотоэлемента.

Фотоэлементы — это особый вид полупроводников или электронных приборов (газонаполненные элементы).

Для измерения перемещений обычно используются фоторезисторы, меняющие свое внутреннее сопротивление при изменении освещения, и фотодиоды, которые при изменении освещения меняют свои вентильные свойства.

Схема фотоэлектрического датчика представлена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема фотоэлектрического датчика релейного типа:

/ — осветитель; 2 — перемещающийся элемент; 3 — диафрагма; 4 — фотоэлемент; 5 — усилитель; 6 — выходное реле

Работают фотоэлектрические датчики следующим образом. Измеряемое перемещение вызывает перекрытие светового потока, освещающего фотоэлемент. Изменение электрических параметров воспринимается электрической схемой, обычно усилителем.

Эти датчики широко применяются в промышленности не только для измерения перемещений, но и для контроля чистоты поверхности, наличия дефектов поверхности, счета деталей на конвейерах и т. п.

Существует группа фотоэлектрических импульсных датчиков, которые работают в комплексе со счетными устройствами. Такой комплекс позволяет измерять большие перемещения (как угловые, так и линейные) с высокой точностью. Высокая (в сравнении с другими видами датчиков) точность достигается за счет увеличения масштаба измеряемого перемещения при его учете.

Примером может служить муаровый растровый датчик, представляющий собой комбинацию двух растров — подвижного и неподвижного (рис. 4.6). Растры — это решетки из прозрачных и непрозрачных полос, форма которых может быть различной. На рис. 4.6, д, б представлены радиальные центральный и нецентральный растры, сопряжение которых применяется при измерении угловых перемещений, а на рис. 4.6, г — растровые решетки, сопряжение которых используется при измерении линейных перемещений.

Растровое сопряжение устанавливается на пути светового потока таким образом, чтобы он проходил перпендикулярно к обоим растрам.

При перемещении подвижного растра относительно неподвижного образуются комбинационные муаровые полосы, движущиеся перпендикулярно к измеряемому перемещению. Эти полосы пересекают световой поток, модулируют его, и фотодатчик формирует импульсы. Выходной сигнал измерительной схемы имеет цифровую форму — это число импульсов, учтенных счетчиком.

Рис. 4.6. Растры муаровых датчиков:

я, б — соответственно подвижный и неподвижный для измерения угловых перемещений; в, г — соответственно подвижный и неподвижный для измерения линейных перемещений Электроконтактные датчики перемещения имеют релейную характеристику и применяются в основном для контроля размеров деталей.

Электроконтактные датчики бывают однопредельные (с одним контактом) и двухпрсдельные (с двумя контактами). Однопредельные датчики применяются для контроля размера детали по допуску одного знака. Двухпредельные датчики позволяют контролировать размер детали по допускам «+» и «-». Электроконтактные датчики измеряют не фактические размеры деталей, а только разброс их значений. Например, при контроле диаметра цилиндрической детали воспринимающий стержень (измерительный наконечник) смещается относительно корпуса датчика, воспринимая разность между максимальным и минимальным диаметрами.

На рис. 4.7 представлена схема конструкции двухпредельного электроконтактного датчика.

Рис. 4.7. Схема конструкции двухпредельного электроконтактного датчика:

/— воспринимающий стержень; 2 — направляющая гильза; 3— двуплечный рычаг; 4 — корпус; 5, 7 — настроечные винты; б, 8у 9 — контакты Датчики, предназначенные для точных измерений (с погрешностью не более 0,01 мм), рассчитаны на очень малый ток в цепи контактов (порядка десятых долей миллиампера), поэтому их включают с усилительными электронными схемами. Датчики для более грубых измерений могут включаться непосредственно в цепи обмоток реле.

Путевой выключатель

Путевой выключатель (рис. 4.8) — это предельный датчик перемещения. Он применяется в электрических схемах промышленной автоматики для подачи команд о начале перемещения какого-либо подвижного узла или проходе определенного участка пул и. Путевой выключатель представляет собой систему из нескольких бб.

Рис. 4.8. Схема конструкции (а) и статические характеристики (б) путевого выключателя:

/ — воспринимающий стержень; 2, 4 — неподвижные контакты; 3 — подвижный контакт; 5 — корпус пар неподвижных и подвижных контактов, которые непосредственно связаны с перемещающимся узлом.

Точность срабатывания такого датчика по отношению к перемещению невелика — от 10 до 2 мм в зависимости от типа выключателя.