Датчики — приборы, преобразующие какой-либо физический параметр в электрическую величину — являются источниками электрических сигналов, используемых для измерения, сигнализации и управления.
Термометры сопротивления и термосигнализаторы
Термометр сопротивления состоит из измерительного элемента и электрического контрольного прибора. Измерительный элемент, представляющий собой проволочный резистор, помещают в контролируемую среду, подключают к источнику тока с неизменным напряжением и вводят в цепь измерения чувствительный прибор.
В зависимости от температуры нагревания сопротивление резистора увеличивается и поэтому при неизменном напряжении, приложенном к такому элементу, сила тока, протекающего по цепи, зависит от температуры нагрева элемента. Термометры сопротивления позволяют определять температуру в контролируемой среде путем измерения тока в цепи элемента, помещенного в эту среду. Такой способ применяют, в частности, для измерения температуры нагревания обмоток электрических двигателей.
Термосигнализатор (манометрический термометр) состоит из баллона, манометрического прибора и соединяющей их гибкой трубки. Все это образует замкнутую термосистему, наполненную газом. Баллон помещают в контролируемую среду. При изменении температуры меняется давление в термосистеме, которое регистрируется стрелкой манометрического прибора.
Прибор кроме указательной имеет две контрольные стрелки, устанавливаемые от руки в положение заданной температуры предельного нагревания. Контрольные стрелки снабжены контактами
и при совпадении указательной стрелки с одной из контрольных происходит замыкание контактов — образуется электрический сигнал.
Широко распространены термосигнализаторы типа ТС-100 и ТС-200 с пределами шкалы соответственно на 100 и 200° С. Термосигнализаторы применяют, в частности, для контроля температуры подшипников крупных двигателей.
Датчики давления
Электроконтактпый манометр работает по принципу обычного. Его основой является полая манометрическая пружина, связанная с указательной стрелкой. Рассмотрим схему включения прибора. Прибор имеет помимо указательной две контрольные стрелки с переставляемыми контактами, устанавливаемые от руки на заданные пределы по шкале.
При соприкосновении указательной стрелки с любым из контрольных контактов замыкается цепь контроля и вырабатывается обусловленный сигнал (звуковой 4 или световой 5). Выпускают элсктроконтактные манометры типа ЭКМ с верхним пределом измерения от 0,1 до 100 МПа, а также вакуумметры типа ЭКВ. Тс и другие приборы широко применяют на земснарядах и насосных станциях.
Индукционный датчик давления работает по принципу деформации манометрической пружины. К свободному концу пружины подвешен ферромагнитный якорь, входящий в катушку неподвижной электромагнитной системы. Перемещение якоря, вызываемое изменением контролируемого давления, влечет за собой изменение выходных параметров электромагнитной системы, при этом вырабатывается электрический сигнал.
Датчики перемещения (положения)
Конечные выключатели представляют собой аппараты, служащие для подачи сигнала и автоматических переключений в системах управления при достижении подвижной частью механизма какого-либо предопределенного положения.
В конечном выключателе имеются группы неподвижных замыкающих и размыкающих контактов, установленных на контактном рычаге. На положение подвижных контактов воздействует ходовой рычаг. Контролируемая в своем положении часть механизма при ее перемещении особым конструктивным упором нажимает на ходовой рычаг выключателя, вызывая тем самым поворот контактного рычага, а следовательно замыкание или размыкание контактов.
Путевые выключатели выполняют множество переключений в процессе перемещения движущегося элемента механизма и состоят из большого числа контактных групп. В отличие от конечного выключателя, сигнализирующего о крайних положениях движущегося элемента, путевой выключатель фиксирует известное число промежуточных положений.
Сельсин, служащий в качестве датчика угла поворота, состоит из статора и ротора и имеет две обмотки: однофазную возбуждения и трехфазную синхронизирующую. Обмотка возбуждения подключается к источнику переменного тока, синхронизирующая имеет выход в систему управления или контроля.
Наибольшее распространение получили бесконтактные сельсины, в которых обе обмотки неподвижны и расположены на статоре. Благодаря особой конструкции ротора магнитное потокосцепление между обмотками возбуждения и синхронизирующей зависит от угла поворота ротора относительно статора. Поэтому ЭДС, наводимая в синхронизирующей обмотке, зависит от угла поворота ротора.
Сельсинный датчик перемещения работает в системе сельсинной синхронизирующей связи, состоящей из двух сельсинов — датчика и приемника. Обмотку возбуждения обоих сельсинов подключают к питающему источнику переменного тока, а син-хронизирующие обмотки соединяют друг с другом.
Если роторы двух одинаковых сельсинов — датчика Д и приемника Я — Занимают такое положение, которое обусловливает равное потокосцеплепие обеих обмоток, то ЭДС в синхронизирующих обмотках равны по величине и направлены встречно. Поворот ротора сельсина-датчика на некоторый угол приведет к изменению прежнего потокосцепления с фазами синхронизирующей обмотки, равенство ЭДС в сельсинах нарушится и в соединительных проводах возникнет уравнительный ток. Последний создаст вращающий момент на роторе сельсина-приемника и тот повернется па такой же угол до уравновешивания ЭДС обоих сельсинов.
Сельсинная система может служить датчиком непрерывного действия как углового, так и прямолинейного перемещения. В последнем случае используют механические трансмиссии для преобразования одного рода движений в другой.
Системы сельсинной связи используют, например, для определения глубины погружения всасывающего устройства земснарядов. Сельсин-датчик укрепляют на поворотной раме всасывающего устройства, к его ротору подвешивают маятниковый груз, обеспечивающий постоянство положения ротора. Стрелка-указатель на валу сельсина-приемника указывает угол на шкале, проградуированной в метрах погружения.
Датчики усилий
При работе землесосных снарядов особенно важно предотвращать недопустимые механические напряжения в тросах. Кроме того, часто бывает необходимо контролировать ос-лабление троса, сматываемого с барабанов лебедок. Для этой цели используют особые датчики — натяжения и ослабления троса.
Механические датчики натяжения троса действуют но принципу динамометра. Датчик представляет собой устройство, в котором рабочий трос перепускается через особый ролик, опирающийся на мощные пружины. При недопустимом натяжении троса ролик, перемещаясь, действует на рычаг конечного выключателя, отключающего привод лебедки.Механический датчик ослабления троса в простейшем варианте представляет собой устройство, использующее провисание троса для воздействия на рычаг конечного выключатся.
Электрическую систему предельного момента используют в системе управления двигателем .привода лебедок. Чрезмерное натяжение троса вызывает увеличение электрической нагрузки двигателя, предотвращаемое его отключением при заданном значении тока с помощью реле. В этом случае датчиком является реле, реагирующее на проходящий через него ток.
Датчики консистенции (плотности) гидросмеси
Консистенция (относительное содержание твердого вещества в гидросмеси) определяет производительность работы земснарядов и грунтонасосных установок и является поэтому очень важным технологическим показателем гидромеханизированного производства.
Датчики консистенции в сочетании с соответствующими пока-зывающими приборами носят название консистометров. Консистометр на наклонном трубопроводе основан на зависимости перепада давления в наклонной трубе от плотности протекающей по ней жидкости. Разность давления на участке с высотой перепада Н определяется дифференциальным манометром (ДМ), показания которого градуируются в значениях плотности гидросмеси, протекающей по трубе.
Датчик уровня воды служит для контроля за уровнем воды в каком-либо объеме. Он может быть выполнен в виде поплавка, который при колебаниях уровня воздействует на конечный выключатель или сельсин. В последнем случае стрелка на валу сельсина-приемника указывает контролируемый уровень на шкале.
Датчик водотечности используют для сигнализации появления воды в корпусе плавучих земснарядов, грунтонасосных установок и насосных станций. Он представляет собой пару параллельно расположенных электродов в цепи сигнализации, замыкаемой при появлении воды.
