Страница: 1/3
21.0 2Понятие датчика0
Человек глазами воспринимает форму, размеры и цвет окружающих
предметов, ушами слышит звуки, носом чувствует запахи. Обычно гово-
рят о пяти видах ощущений, связанных со зрением, слухом, обонянием,
вкусом и осязанием. Для формирования ощущений человеку необходимо
внешнее раздражение определенных органов - "датчиков чувств". Для
различных видов ощущений роль датчиков играют определенные органы
чувств:
Зрение Глаза
Слух Уши
Вкус Язык
Обоняние Нос
Осязание Кожа
Однако для получения ощущения одних только органов чувств недос-
таточно. Например, при зрительном ощущении совсем не значит, что
человек видит только благодаря глазам. Общеизвестно, что через гла-
за раздражения от внешней среды в виде сигналов по нервным волокнам
передаются в головной мозг и уже в нем формируется ощущение большо-
го и малого, черного и белого и т.д. Эта общая схема возникновения
ощущения относится также к слуху, обонянию и другим видам ощущения,
т.е. фактически внешние раздражения как нечто сладкое или горькое,
тихое или громкое оцениваются головным мозгом, которому необходимы
датчики, реагирующие на эти раздражения.
Аналогичная система формируется и в автоматике. Процесс управ-
ления заключается в приеме информации о состоянии объекта управле-
ния, ее контроле и обработке центральным устройством и выдачи им
управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для приема ин-
формации служат датчики неэлектрических величин. Таким образом,
контролируется температура, механические перемещения, наличие или
отсутствие предметов, давление, расходы жидкостей и газов, скорость
вращения и т.п.
22. Принцип действия и классификация0
Датчики информируют о состоянии внешней среды путем взаимодейс-
твия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в элект-
рические сигналы. Существует множество явлений и эффектов, видов
преобразования свойств и энергии, которые можно использовать для
- 2 -
создания датчиков. В табл. 1 приведен сравнительно скромный пере-
чень.
При классификации датчиков в качестве основы часто используется
принцип их действия, который, в свою очередь, может базироваться на
физических или химических явлениях и свойствах.
23. Основные виды0
_Температурные датчики. С температурой мы сталкиваемся ежедневно,
и это наиболее знакомая нам физическая величина. Среди прочих
датчиков температурные отличаются особенно большим разнообра-
зием типов и являются одним из самых распространненых (табл. 2)
Стеклянный термометр со столбиком ртути известен с давних вре-
мен и широко используется в наши дни. Терморезисторы сопротивления
которых изменяется под влиянием температуры, используются довольно
часто в разнообразных устройствах благодаря сравнительно малой сто-
имости датчиков данного типа. Существует три вида терморезисторов:
с отрицательной характеристикой (их сопротивление уменьшается с по-
вышением температуры), С положительной характеристикой (с повышени-
ем температуры сопротивление увеличивается) и с критичной характе-
ристикой (сопротивление увеличивается при пороговом значении темпе-
ратуры). Обычно сопротивление под влиянием температуры изменяется
довольно резко. Для расширения линейного участка этого изменения
параллельно и последовательно терморезистору присоединяются резис-
торы.
Термопары особенно широко применяются в области измерений. В
них используется эффект Зеебека: в спае из разнородных металлов
возникает ЭДС, приблизительно пропорциональная разности температур
между самим спаем и его выводами. Диапазон измеряемых термопарой
температур зависит от применяемых металлов. В термочувствительных
ферритах и конденсаторах используется влияние температуры соответс-
твенно на магнитную и диэлектрическую проницаемость, начиная с не-
которого значения, которое называется температурой Кюри и для конк-
ретного датчика зависит от применяемых в нем материалов. Термочувс-
твительные диоды и тиристоры относятся к полупроводниковым датчи-
кам, в которых используется температурная зависимость проводимости
p──n-перехода (обычно на кристалле кремния). В последнее время
практическое применение нашли так называемые интегральные темпера-
- 3 -
турные датчики, представляющие собой термочувствительный диод на
одном кристалле с периферийными схемами, например усилителем и др.
_Оптические датчики. Подобно температурным оптические датчики от-
личаются большим разнообразием и массовостью применения. Как
видно из табл. 3, по принципу оптико-электрического преобразования
эти датчики можно разделить на четыре типа: на основе эффектов фо-
тоэлектронной эмиссии, фотопроводимости, фотогальванического и пи-
роэлектрических.
1Фотогальваническая эмиссия, или внешний фотоэффект,0 - это ис-
Реферат опубликован: 11/03/2006