Классификация датчиков, основные требования к ним

 

На смену кнопочно - релейным пультам  приходят микропроцессорные автоматические системы управления технологическим  процессом (АСУ ТП) высочайшей производительности и надежности, датчики оснащаются цифровыми интерфейсами связи, однако это не всегда приводит к повышению общей надежности системы и достоверности ее работы. Причина заключается в том, что сами принципы действия большинства известных типов датчиков накладывают жесткие ограничения на условия, в которых они могут использоваться.

 

 

 

Например, для слежения за скоростью  движения промышленных механизмов широко применяются бесконтактные (емкостные  и индуктивные), а также тахогенераторные устройства контроля скорости (УКС). Тахогенераторные УКС имеют механическую связь с движущимся объектом, а зона чувствительности бесконтактных приборов не превышает нескольких сантиметров.

 

 

 

Все это не только создает неудобства при монтаже датчиков, но и существенно затрудняет использование этих приборов в условиях пыли, которая налипает на рабочие поверхности, вызывая ложные срабатывания. Перечисленные типы датчиков не способны напрямую контролировать объект (например, ленту конвейера) - они настраиваются на движение роликов, крыльчаток, натяжных барабанов и т. д. Выходные сигналы некоторых приборов настолько слабы, что лежат ниже уровня промышленных помех от работы мощных электрических машин.

 

 

 

Аналогичные трудности возникают  при использовании традиционных сигнализаторов уровня - датчиков наличия сыпучего продукта. Такие устройства необходимы для своевременного отключения подачи сырья в производственные емкости. К ложным срабатываниям приводит не только налипание и пыль, но и прикосновение потока продукта при его поступлении в бункер. В неотапливаемых помещениях на работу датчиков влияет окружающая температура. Ложные срабатывания сигнализаторов вызывают частые остановки и запуски нагруженного технологического оборудования - основную причину его аварий, приводят к завалам, обрыву конвейеров, возникновению пожаро- и взрывоопасных ситуаций.

 

 

 

Указанные проблемы несколько лет  назад привели к разработке принципиально  новых типов приборов - радиолокационных датчиков контроля скорости, датчиков движения и подпора, работа которых основана на взаимодействии контролируемого объекта с радиосигналом частотой около 1010 Гц.

 

 

 

Использование микроволновых методов  контроля за состоянием технологического оборудования позволяет полностью  избавиться от недостатков датчиков традиционных типов.

 

 

 

Отличительными особенностями  этих устройств являются:

 

- отсутствие механического и  электрического контакта с объектом (средой), расстояние от датчика  до объекта может составлять  несколько метров;

 

- непосредственный контроль объекта (транспортерной ленты, цепи) а не их приводов, натяжных барабанов и т. д.;

 

- малое энергопотребление; 

 

- нечувствительность к налипанию  продукта за счет больших рабочих  расстояний;

 

- высокая помехоустойчивость и  направленность действия;

 

- разовая настройка на весь  срок службы;

 

- высокая надежность, безопасность, отсутствие ионизирующих излучений.

 

 

 

Принцип действия датчика основан  на изменении частоты радиосигнала, отраженного от движущегося объекта. Это явление ("эффект Допплера") широко используется в радиолокационных системах для дистанционного измерения скорости. Движущийся объект вызывает появление электрического сигнала на выходе микроволнового приемо-передающего модуля.

 

 

 

Так как уровень сигнала зависит  от свойств отражающего объекта, датчики движения могут использоваться для того, чтобы сигнализировать об обрыве цепи (ленты), наличии на конвейерной ленте каких-либо предметов или материалов. Лента имеет гладкую поверхность и низкий коэффициент отражения. Когда мимо датчика, установленного над рабочей веткой транспортера, начинает двигаться продукт, увеличивая коэффициент отражения, прибор сигнализирует о движении, то есть, фактически о том, что лента не пуста. По длительности выходного импульса можно на значительном расстоянии судить о размере перемещаемых предметов, производить селекцию и т.д.

 

 

 

При необходимости заполнить какую-либо емкость (от бункера до шахты) можно  точно определить момент окончания  засыпки - опущенный на определенную глубину датчик будет показывать движение наполнителя до тех пор, пока не будет засыпан.

 

 

 

Конкретные примеры использования  микроволновых датчиков движения в  различных отраслях промышленности определяются ее спецификой, но в целом  они способны решать самые разнообразные  задачи безаварийной эксплуатации оборудования и повысить информативность автоматизированных систем управления.

 

Список использованных источников

 

 

 

1) Е.М. Гордин, Ю.Ш. Митник, В.А.  Тарлинский

 

Основы автоматики и вычислительной техники

 

Москва «Машиностроение», 1978

 

 

 

2) Густав Олссон, Джангуидо Пиани

 

Цифровые системы автоматизации  и управления

 

СПб.: Невский Диалект, 2001

 

 

 

3) В.В.Сазонов  Методические указания  к выполнению лабораторной работы 

 

«Исследование реостатного датчика  линейных перемещений»

 

 

4) Чугайнов Н.Г.  Реферат «Температурные  датчик», Красноярск 2003

 

 

 

5) Федосов А. В. Реферат «Датчики  скорости» - Москва 2003

 

 

 

6) Д. Н. Шестаков, генеральный  директор ООО "ПромРадар"

 

Микроволновые датчики промышленного применения

 

                                                         

 

7) Журнал  «Современная электроника» 6, 2006

 

 

 

8) Каталог  предприятия «Сенсор»

 

 

 

9) Компоненты OMRON / Фотоэлектрические датчики

 

Автор статьи: Сергей Никулин, преподаватель УО "Гомельский государственный политехнический  колледж".