Главная Физические и химические датчики



При использовании микро-ЭВМ в автоматических си1 стемах контроля и управления повышается значение ав томобильных датчиков. Эти датчики в первом прибли. женин можно разделить на три функциональные группы; 1) управления двигателем и контроля; 2) системы безо пасности; 3) информирования водителя. Датчики систе. мы управления двигателем играют особо важную роль и во многом определяют качественные показатели этой системы.

К автомобильным датчикам предъявляется немало требований, которые необходимо учитывать при создании датчиков. Большинство этих требований диктуется жесткими условиями эксплуатации датчиков и обеспечивает согласованность со средой эксплуатации: теплостойкость, хладостойкость, вибро- и ударостойкость, помехоустойчивость, влагостойкость, водозащищенность, коррозионная стойкость (особенно к солевым раство-рам), грязе- и пылестойкость, согласованность электрических параметров датчика и бортовой сети, долговечность, надежность. Другие требования обусловлены соображениями функциональными (точность, быстродействие) и экономическими (стоимость, масса, размеры, технологичность, простота конструкции, удобство эксплуатации и обслуживания). Многие из перечисленных требований противоречивы, поэтому предстоит преодолеть еще много трудностей, чтобы разработать датчик, обладающий всеми необходимыми и совместимыми na-i раметрами.

18. Установка для автоматического определения влажности зерна

Далеко не всем известно, что при поступлении зерна от сельскохозяйственных предприятий производится строгая проверка его влажности, чтобы предохранить от порчи при длительном хранении. В частности, верхняя граница влажности для неочищенного риса равна приблизительно 15%. Если зерно пересушивается, то ухудшается его качество и блюда, приготовленные из не), теряют вкус. Кроме того, чрезмерная сушка зерна приводит к уменьшению его массы, что отрицательно сказывается на доходах сельскохозяйственных предприятий. Следовательно, в процессе сушки необходимы тщательный контроль влажности и точная оценка момента 88


Рис. 51. Конструкция датчнса содержания влаги

/ - иижиий электрод; 2 - верхний электрод; 3-корпус; 4 - пластинчатая пружина

окончания сушки. Прежде подобный анализ доверялся человеческой руке, но правильная оценка влажности этим методом требовала больших хлопот и затрат нервной энергии. Однако если в этом деле искусно применить датчики и микро-ЭВМ, то можно автоматически отключать сушильные аппараты при достижении влажностью зерна определенного, заранее выставленного уровня.

Существует несколько способов, позволяющих определить содержание влаги в

;ерне:

1. Измерение сопротивления по постоянному току: чем еньше сопротивление, тем больше влажность,

2. Измерения емкости на высокой частоте: чем боль-е коэффициент диэлектрической проницаемости, тем

Ольше влажность.

3. Измерения сопротивления на высокой частоте: чем еньше сопротивление, тем больше влажность,

4, Микроволновые измерения: чем больше коэффициент поглощения, тем больше влажность.

Здесь в качестве примера выбран метод, основанный на измерениях сопротивления по постоянному току. Одно из преимуществ этого метода - малая подверженность оценки влажности влиянию других свойств зерна. Конструкция дат-чика, используемого при этом методе, сравнительно проста: верхний и нижний электроды в прессе с регулируемым

10"»

30 %

Рис. 52. Зависимость электричес-I кого сопротивления зерна от содержания влаги в нем



Рис. 53. Схема линеаризации выходного сигнала датчика

, Заслонка сушилки

Верхний

а электрод

Нижний электрод

. , j Привод -Ж- от оси двигателя


-<

Вращение изв обратном гг1 направлении

Вращение в прямом направяе-(\/

Исходное собтояние Открытие заслонки

Выборка

: Начало обратного Хода

:3акрытие заслонки

: Выравнивание выбранного зерНа

Установка в положение

для излтерения

(Опускание верхнего электрода Измерение

, Коррекция с учетом "температуры охлаждений ! Цифровая индикация

Обратные действия

сОчистка электродов

Возврат в исходное состояние

Рис. 54. Процесс измерения влажности зерна

давлением (рис. 51). Путем вращения, подъема и опускания электродов испытываемое зерно сдавливается, через него пропускается ток и измеряется сопротивление. Как видно из рис. 52, в области небольшой влажности зависимость сопротивления от содержания влаги в зерне носит логарифмический характер. Поэтому выходной сигнал датчика подвергается предварительной обработке, в данном случае линеаризации (рис. 53).

Количество зерна, отбираемого для измерений в описанной установке, чрезвычайно мало по сравнению с общей массой зерна, обрабатываемого в сушильном аппа-

ИйТёр«9П измерений 2ч


Рис. 55. Типичная процедура измерений содержания влаги в зерне Допустимое содержание влаги 15 %


------1 р

{Блок установки I конечной

вла:

I влажности I

Синхро-генератор

Схема преобразования

Блок управления

Кодер


Четырехразрядная однокристальная микро-ЭВМ

Пульт ~

Цифровая индикация

11 g I -ssri


сушки

хд--------*

1 2 3 4 5 6

Рис. 56. Схема автоматической установки для определения содержания влаги в зерне

Lpare. Чтобы избежать погрешностей измерений, обусловленных неравномерным содержанием влаги в общем [.объеме зерна, предпринимаются следующие меры: 1 1. Каждая оценка влажности производится путем усреднения результатов пяти измерений (рис. 54). Г 2. Для повышения достоверности среднего значения «акладываются оптимальные ограничения на результаты [змерений, соответствующие выборкам зерна с экстра-



Старт

Вводная часть


Регулировка температуры

Обработка ошибок

Стоп


Остановка сушки

Определение интервала между! измерениями

Окончательна? обработка

Рис 57. Алгоритм измерений влажности зерна

РЛада

,рдинарным содержанием влаги, как, например, при по-адании в выборку незрелого риса. 3. Интервал между соседними группами измерений регулируется автоматически, причем период выборки зерна изменяется в зависимости от разницы мех<ду заданным значением влажности и его текущим измеренным значением (рис. 55). Таким образом избавляются от ненужных промежуточных измерений.

Схема измерительной установки и алгоритм измерений представлены на рис. 56, 57.

Из приведенного примера следует, что совместное использование датчиков и микро-ЭВМ в этой несколько неожиданной области вносит существенный вклад в дело экономии энергетических ресурсов и автоматизации труда.

19. Применение датчиков на основе оптического волокна

Оптические волокна внедряются очень быстрыми темпами в системах связи, управления банковскими делами, н энергетике, транспорте, черной металлургии и других областях. У оптических волокон имеется целый ряд непревзойденных достоинств, стимулирующих их широкое внедрение.

1. Благодаря малым потерям и широкополосности обеспечивают возможность широкополосной передачи на большие расстояния.

2. Обладают превосходной стойкостью к воздействию окрул<ающей среды (огонь, влага, реактивные химические среды и др.).

3. Не проводят ток и не обладают свойством индукции, поэтому не подвержены воздействию электромагнитных помех.

4. Благодаря высоким изоляционным свойствам не подвержены влиянию разности потенциалов. По этой же причине взрывобезопасны.

15, Очень тонки, легки и гибки. 6. Нет никаких опасений относительно нехватки природных ресурсов, необходимых для производства. В настоящее время проводятся интенсивные исследования с целью создания и усовершенствования волоконно-оптических датчиков. В табл. 10 приведены типовые конструкции. По способу обнаружения и измерения кон-93



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17


0.0353