Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Виробництво електроенергії за 8 місяців збільшилося на 2.1%
21.09.2018р.

Виробництво електроенергії в об'єднаній...

Нацкомісія з 1 жовтня підвищує тариф «Енергоатому»
21.09.2018р.

Національна комісія, що здійснює державне...

Ринок електроенергії вимагає підвищення тарифів…
20.09.2018р.

В Україні тариф для населення на сьогодні покриває...

«Volvo» представила електровантажівку із запасом ходу 300 км
18.09.2018р.

«Volvo Trucks» презентувала нову електричну вантажівку...

На горі Хом'як у Карпатах встановили сонячні панелі
18.09.2018р.

На вершині карпатської гори Хом’як змонтували...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

9771
18.03.2010р. |
Промислові датчики

Автоматичні системи керування сучасним виробництвом – це комплекс складного багаторівневого устаткування, орієнтований на забезпечення максимальної продуктивності й високої якості продукції.

Взаємодія систем керування з технологічними процесами при виробництві продукції, контроль за параметрами, кількістю і якістю продукту здійснюють різні датчики й аналітичне устаткування. Застосування датчиків дає можливість постійно контролювати хід технологічного процесу й оптимізувати його, що поліпшує якість продукції й підвищує конкурентоспроможність виробництва. Зростання цін на енергоносії й матеріали підвищує вимоги до їхнього обліку й ефективного використання, а отже, і в цьому випадку виникає потреба в приладах обліку.

Усередині 90-х років почалася активна модернізація виробничого устаткування, почалося будівництво нових виробництв із високим рівнем автоматизації технологічних процесів. Стійке зростання промислового виробництва означає в тому числі й збільшення темпів впровадження сучасних технологій і систем керування. Збільшення потреби в датчиках і аналітичному устаткуванні відбувається нині випереджальними темпами порівняно із загальним розвитком галузей промисловості. Це пов'язане з тим, що крім створення нових виробничих потужностей, відбувається активна модернізація устаткування, яке було встановлене ще 20 або 30 років тому і яке не відповідає сучасним вимогам. Значну частку займає також планова заміна й ремонт датчиків на вже працюючих виробництвах.

Датчики температури, оптичні датчики й датчики полум'я

Датчики температури – мабуть, один із найпоширеніших типів датчиків. Температуру необхідно вимірювати скрізь: у сталеплавильній печі, хімічному реакторі або у квартирі, в системі опалення. Використовувані в промисловості датчики температури можна розділити за типом вимірювання на контактні й безконтактні датчики температури. Безконтактні датчики використовують принцип вимірювання потужності інфрачервоного випромінювання, що йде від кожного об'єкта, чи то розплавлений метал, чи шматок льоду. Інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі 3–14 мкм від вимірюваного об'єкта потрапляє на чутливий елемент безконтактного датчика температури й перетвориться в електричний сигнал, що потім підсилюється, нормується, а в нових моделях датчиків і оцифровується для передачі мережею.

Безконтактні датчики температури застосовують там, де утруднений доступ до вимірюваних деталей, а також необхідна мобільність і мала інерційність вимірів. Крім того, безконтактні датчики температури незамінні там, де необхідно вимірювати високі температури – від 1500 до 30000С. До особливого виду ІЧ-датчиків температури можна віднести ІЧ-камери, які дають змогу одержати картину розподілу температури на поверхні вимірюваного об'єкта. Сучасні технології дають змогу створити недорогі камери без охолоджуваних і рухливих частин. Наприклад, прилад ThermoView Ti30 виробництва Raytek, що відтворює зображення в ІЧ-спектрі з роздільною здатністю 160 х 160 крапок і точністю 2% при температурі в діапазоні від 0 до 2500С. Прилад має власну пам'ять зображень і USB-порт для передачі файлів у комп'ютер.

Цікаві також моделі безконтактних датчиків температури, розроблені для вимірювання температури прозорих об'єктів – скла й пластикової плівки, датчики для роботи в запиленому або задимленому середовищі, датчики для вимірювання температури харчових продуктів у холодильних камерах.

Контактні датчики температури – це, насамперед, термопари й термоопори. Основною перевагою цього типу датчиків є висока точність вимірювання і їхня відносна дешевизна. Найбільше застосування одержали термопари хромель-копель (тип L) і хромель-алюмель (тип J). Ці типи термопар забезпечують високу точність і стабільність вимірів у широкому діапазоні температур.

Вимірювання температури термоопором ґрунтується на тому, що такі матеріали, як напівпровідники й метали змінюють свій електричний опір зі зміною температури. Напівпровідникові термоопори (зазвичай, їх називають термісторами), мають середню точність і стабільність показів, однак такі датчики досить дешеві й застосовуються там, де відсутня необхідність у високій точності вимірів. Термоопори ж із металевим чутливим елементом забезпечують високу точність і стабільність вимірів. Як метали для термоопорів використовують платину, мідь, рідше нікель.

Принцип вимірювання кремнієвими датчиками температури ґрунтується на тому, що кремній як напівпровідник значною мірою змінює свій опір з температурою. Оскільки кремній також застосовується для виробництва інтегральних мікросхем, то такі датчики температури можуть мати схеми посилення й обробки сигналу, схеми цифрових інтерфейсів, що дає змогу прямо під'єднати датчик до комп'ютера або мікропроцесора.

Датчики тиску, датчики складу газу, датчики швидкості потоку й витрати газу

Прилади для вимірювання тиску застосовують майже у всіх галузях промисловості, особливо в машинобудуванні, хімічній, харчовій промисловості й енергетиці. Датчики тиску можна розділити на наступні кілька груп за типом вимірюваного тиску.

Датчики абсолютного тиску. Точкою відліку для них слугує нульовий тиск, тобто вакуум. Такі датчики застосовують переважно у хімічній, харчовій промисловості, у фармацевтиці – там, де параметри технологічного процесу залежать від абсолютного значення тиску. Вимірюваний абсолютний тиск звичайно не перевищує значення 50–60 бар.

Датчики відносного тиску. Покази цих датчиків відлічуються від значення зовнішнього атмосферного тиску. Це найпоширеніший тип датчиків тиску. Датчики відносного тиску вимірюють тиск у системах водопостачання, різних трубопроводах і ємностях.

Датчики диференціального тиску. Датчики мають два входи, і результатом вимірів є різниця тисків між цими входами. Ця різниця може бути як позитивною, так і негативною, однак деякі моделі датчиків диференціального тиску вимірюють тільки однобічні зміни диференціального тиску. Датчики диференціального тиску застосовуються для контролю забруднення фільтрів при фільтрації газів або рідин. Їх використовують як датчики рівня рідини при вимірюванні рівня гідростатичним методом. За допомогою датчиків диференціального тиску вимірюють витрати рідини.

Датчики тиску поділяють за типом використовуваного чутливого елемента. Цей поділ ставить істотні вимоги до галузей застосування датчиків тиску.

Одним з перших типів датчика тиску був датчик із чутливим елементом ємнісного типу. Такі датчики застосовують, наприклад, у приладах для вимірювання кров'яного тиску. Датчики тиску з ємнісним чутливим елементом мають високу точність вимірів, широкий діапазон і довготермінову стабільність. Наприклад, датчики тиску серії 3015 виробництва компанії Rosemount мають точність виміру 0,15%, довготермінову стабільність 0,125% протягом п'яти років експлуатації й діапазон 100:1.

Іншим типом датчиків є датчик тиску із чутливим елементом у вигляді мембрани із закріпленими на ній тензодатчиками. Як правило, мембрана виготовляється з нержавіючої сталі або іншого стійкого металу. Тензодатчики звичайно роблять металевими – з манганіну, константану або кремнію.

Недавно стали використовувати датчики тиску з мембраною з кераміки, з п'єзорезистивними датчиками. Датчики з такою мембраною мають більшу довготермінову стабільність показів і високу стійкість до перевантажень за тиском. Розвиток електроніки дає змогу в більшій мірі застосовувати мікропроцесорні технології в системах обробки сигналів датчиків тиску, реалізуючи цифрові інтерфейси виводу інформації з датчиків або їхнє переналаштування за діапазоном. Датчики тиску PF2057 виробництва IFM Electronic мають керамічну фронтальну мембрану, що дає змогу використовувати їх для вимірювання тиску в'язких середовищ і суспензій, а також у харчовій промисловості. Крім струмового виходу 4–20 мА датчик має граничний транзисторний вихід, світлодіодний дисплей і має змогу переналаштовуватися за діапазоном в 4 рази.

Датчики складу газів застосовують у хімічному виробництві для контролю за ходом технологічного процесу, а також для моніторингу стану атмосфери й забезпечення безпеки у виробничих цехах і житлових приміщеннях.

Датчики, що визначають наявність і концентрацію вибухонебезпечних газів, таких як метан, пропан, водень, ацетилен, зазвичай, використовують каталітичний принцип. У таких пристроях поверхня чутливого елемента покрита тонким шаром каталізатора, роль якого може виконувати, наприклад, платина, палладій або діоксид олова. Газ, що потрапляє на шар каталізатора, окисляється киснем повітря й викликає додаткове нагрівання цього шару. Зміна температури призводить до появи електричного сигналу, що підсилюється електронною схемою.

Датчики для визначення концентрацій токсичних газів, таких, наприклад, як аміак або сірководень, використовують електрохімічний принцип вимірювання. Газ надходить у ємність, де під дією електричного струму відбувається хімічна реакція. Вибираючи матеріал електродів і розділової мембрани у вимірювальній ємності, а також силу струму, можна домогтися того, що в реакцію буде вступати тільки певний газ, концентрацію якого необхідно виміряти.

Третім типом датчиків газу можна назвати ІЧ-датчики газу. Принцип вимірювання ґрунтується на поглинанні газами певних довжин хвиль ІЧ-діапазону. Той або інший газ поглинає лише певні довжини хвиль і коефіцієнт поглинання пропорційний концентрації газу. ІЧ-датчики газу мають низку переваг: довготермінова стабільність, відсутність чутливості до інших газів, висока точність. Незважаючи на те, що цей тип датчиків був розроблений давно, його широке застосування стримувалося високою вартістю устаткування. З появою нових приймачів і випромінювачів ІЧ-діапазону вартість таких приладів наближається до вартості звичайних датчиків газу.

Датчики витрати, рівня рідини, датчики аналізу рідини

Електронні витратоміри можна чітко розділити за принципом дії, причому кожен тип витратомірів має свої особливості й займає відповідну нішу на ринку.

Коріолісові витратоміри використовують фізичний принцип, відкритий французьким математиком Густавом Коріолісом, який показав, що при русі тіла відносно обертової системи відліку на нього діє сила інерції. У коріолісовому витратомірі розташовані вібруючі трубки, через які йде потік рідини. Частота вібрації пропорційна масовій витраті рідини. Цей тип витратомірів може працювати як з рідинами, так і з газами, і забезпечує дуже високу точність вимірів. Основний недолік цих приладів – висока вартість.

Електромагнітні витратоміри використовують принцип генерації електричного струму при русі провідника в магнітному полі. Із самого принципу ясно, що електромагнітні витратоміри вимірюють витрату тільки провідних рідин. Однак висока точність, стійкість до жорстких умов експлуатації, відсутність перепаду тисків і низька вартість приладів робить їх незамінними там, де необхідно виміряти витрату води або продуктів на водній основі. Електромагнітними витратомірами неможливо виміряти витрату непровідних рідин, наприклад нафтопродуктів, однак ці прилади є добрими для вимірювання витрати в'язких рідин або навіть пастоподібних речовин, наприклад йогурту або сиру в харчовій промисловості.

Ультразвукові витратоміри використовують ультразвук для вимірювання швидкості потоку рідини або газу. Витрата обчислюється шляхом вимірювання або часу поширення ультразвуку, або зміни частоти ультразвукових коливань (ефект Доплера). Ультразвукові витратоміри дають змогу вимірювати витрату як газів, так і рідин, незалежно від їхньої електропровідності.

Вихрові витратоміри використовують принцип виміру витрати, який ґрунтується на тому, що навколо зануреного в потік рідини тіла з'являються турбулентні завихрення, частота виникнення яких пропорційна швидкості потоку. Вихрові витратоміри мають середню точність вимірів і не працюють при малих потоках рідини. Однак ці прилади широко застосовуються, наприклад, для виміру витрати пари.

Теплові витратоміри вимірюють перенесення тепла потоком газу або рідини від нагрівача до термочутливого елемента. Теплові витратоміри фіксують масову витрату газів або рідин (у кг/год.), як і коріолісові датчики, на відміну від інших, які вимірюють об'ємний потік (у м3/год.). Ці прилади мають невисоку точність вимірів, однак вони можуть працювати при низьких швидкостях потоку рідин або газів, де інші типи витратомірів недієздатні.

Датчики відстані, наявності предметів, датчики положення й орієнтації

Датчики відстані, положення й наявності посідають центральне місце в автоматизованих складальних виробництвах, лініях з розливу й упакування продуктів – тобто там, де необхідно визначити наявність об'єкта або відстань до нього. Конкретний тип датчиків вибирається залежно від вимог виробництва.

Індуктивні датчики визначають положення тільки металевих об'єктів. Причому, якщо ранні моделі індуктивних датчиків були чутливішими до деталей із заліза й магнітних матеріалів, то зараз випускаються моделі датчиків, що мають однакову чутливість як до чорних, так і до кольорових металів. Зовсім недавно з'явилися й зворотні датчики – чутливі тільки до чорних металів. Наприклад, модель IGC211 виробництва компанії IFM Electronic. Такі датчики застосовують, наприклад, на конвеєрах, де деталі з латуні або дюралю не повинні давати помилкових спрацьовувань.

При необхідності визначати положення неметалевих предметів вибирають ємнісні, ультразвукові або фотоелектричні датчики. Ємнісні датчики реагують на зміни в електростатичному полі. Такі зміни викликає будь-який предмет – тверда речовина або рідина. Однак відстань, на якій працюють ємнісні датчики, невелика й становить максимум 80 мм. Для вимірювання на більших відстанях використовують ультразвукові датчики, що вимірюють час, за який ультразвук проходить відстань від датчика до об'єкта й назад.

Мабуть, фотоелектричні датчики найбільш різноманітні за своїми характеристиками і сферою застосування, однак їхній принцип роботи однаковий. Випромінюване датчиком світло розсіюється, відбивається або поглинається об'єктом, і ці зміни сприймає фотоприймач. Завдяки тому, що в останніх моделях фотоелектричних датчиків застосовується мікропроцесорна обробка сигналу, вдалося втілити нові функції приладів, серед яких – автоматичне навчання в процесі роботи. Наприклад, для того щоб переналаштувати датчики контрастних міток серії KT5G виробництва компанії Sick немає необхідності зупиняти технологічну лінію, як це робилося раніше. Переналаштування приладу відбувається в процесі роботи. З іншого боку, багато функцій датчиків, раніше доступні тільки для дорогих моделей, нині стали функціонувати й у дешевших виробах. Прикладом тому є датчики контрастних міток, вартість яких знизилася в 2–3 рази.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

http://www.eltema.com.ua/

Теги та ключові фрази
в якій Галузі промисловості, де використовують датчики температури, використання датчиків у харчовій промисловості, датчики які застосовуються на конвеєрах, датчик тиску рідини 100 C, застосування датчиків в промисловості, види датчиків в харчовій промисловості, датчики в хорчови промисловости, датчикив харчовій промисловості, датчики в харчовый промисловосты, датчики тиску з малюнками


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
Пропозиції, що можуть Вас зацікавити
 19/09/2018
24
Більше пропозицій за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.