Датчики активного сопротивления

Основы автоматики и контроль параметров электрических и технологических процессов

Общие сведения

К основным видам автоматических устройств, используемым в водоснабжении и водоотведении, можно отнести: дистанционное управление, телеуправление, автоматический контроль, технологическую сигнализацию, автоматическую защиту и блокировку, автоматическое регулирование и управление.

Автоматизация от автоматического управления отличается участием человека в управлении.

Под дистанционным управлением в водоснабжении и водоотведении (ВиВ) понимается ручное управление на расстоянии регулирующими и запорными органами или отдельными механизмами, которое выполняется гидравлическим, пневматическим или электрическим способом. Телеуправление – управление на значительном расстоянии различными объектами с помощью телемеханических систем (ТМС). Они же выполняют функции телеизмерения (ТИ), телесигнализации (ТС), телерегулирования (ТР). С помощью измерительных систем можно выполнить измерение любой физической величины, которая после преобразований в электрический сигнал может быть передана на значительное расстояние на устройствах ТМС. Измерение параметров объекта ВиВ является основой для их регулирования, в том числе, и средствами ТР. Контроль за состоянием объекта ВиВ и отдельного оборудования выполняет технологическая сигнализация, включая и ТС.

Для обеспечения нормальной работы оборудования ВиВ, его защиты от ненормальных режимов и повреждений используется релейная защита и автоматика (РЗА). Функции РЗА в микропроцессорном исполнении увеличились многократно: от автоматических блокировок, защиты и управления до мониторинга питающей сети и состояния оборудования.

При автоматическом регулировании параметров объекта ВиВ используются разнообразные системы автоматического регулирования (САР), в стандартный состав которых входит сам объект с его параметрами, измерительная система для регулируемых параметров, система управления и силовые исполнительные устройства.

Регулируемыми параметрами объекта ВиВ могут быть напор и производительность насосных агрегатов, давление в трубопроводе, уровень воды в резервуаре, температура воды, химический состав и мутность воды, положение объекта в пространстве и его перемещение и т.д.

Система измерения регулируемых параметров строится, прежде всего, на датчиках электрической и неэлектрической природы. Датчики линейного и углового перемещения: потенциометрические, индуктивные и индукционные, емкостные, сельсины и индуктосины. Датчики температуры: манометрические, сопротивления, термоэлектрические. Датчики давления: манометрические, дифференциальные манометрические. Датчики уровня: поплавковые, манометрические, фотоэлектрические, электродные, радиоизотопные. Датчики расхода жидкостей, газов и пара. Датчики скорости. Тензодатчики. Датчики тока и напряжения. Интеллектуальные датчики. Рассмотрим некоторые из них.

Датчики – чувствительный элемент «АУ», воспринимающий контролируемую величину и преобразующий её в сигнал, удобный и достаточный для передачи на расстояние и для воздействия не исполнительные устройства «АУ»

Датчики могут быть параметрические и генераторные как электрические датчики.

В параметрических изменение величины неэлектрической природы преобразуется в изменение параметра электрической цепи: активное, индуктивное, ёмкостное сопротивление.

В генераторных изменение неэлектрической величины преобразуется в электродвижущую силу.

Датчики могут быть пневматические, в котором преобразуется изменение результирующего параметра в выходной сигнал в виде давления сжатого воздуха.

Чувствительность датчика равна S_д:

, (1)

где – приращение (изменение) выходной величины; – приращение (изменение) входной величины.

Датчики активного сопротивления

Другие названия: потенциометрические, реостатные.

Преобразуют линейное или угловое перемещение механизма в напряжение за счёт изменения величины своего активного сопротивления.

U_х=U_вых=U₀∙х/l, (2)

где U_o – напряжение, приложенное к высокоомному сопротивлению, В; l – длина потенциометра, м.

, В/м (3)

Рисунок 1 – Простейший R-датчик

Рисунок 2 – Дифференциальный R-датчик

По конструкции R-датчики бывают с прямолинейным, кольцевым и спиральным каркасом.

Следует выделить угольные датчики, преобразующие силу давления на шайбы датчика в электрическую величину.

Дифференциальный датчик (рисунок 2), измеряющий не только величину линейного перемещения, но и его знак, может быть создан конструктивно. Для этой цели создается искусственно нейтральная точка, относительно которой измеряется напряжение, пропорциональное перемещению рабочего механизма в области «+» и «-». Такая точка на простейшем R-датчике создается делением длины потенциометра L пополам.