- •Лабораторная работа № 1
- •Лабораторные схемы
- •2 Бесконтактные датчики приближения
- •2.1 Индуктивные бесконтактные датчики приближения
- •2.1 Индуктивный бесконтактный датчик приближения типа ia18dsn14po
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2
- •Лабораторные схемы
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические сведения
- •1 Емкостные бесконтактные датчики приближения
- •2.2 Ёмкостной бесконтактный датчик приближения типа вбе-ц30-96у-211-за
- •Применение для защиты от несанкционированного открытия сейфа (б) и схема подключения датчика (в)
- •Лабораторная работа № 3
- •Лабораторные схемы
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические сведения
- •3.1 Камеры видеонаблюдения
- •4.2 Видеорегистраторы и другое оборудование видеосистем
- •Контрольные вопросы
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические сведения
- •1 Структура автоматической противопожарной сигнализации
- •2 Основные типы пожарных извещателей (датчиков)
- •2.1 Дымовые пожарные извещатели
- •2.3 Регистраторы открытого пламени
- •2.2 Тепловые пожарные извещатели
- •2.3 Регистраторы открытого пламени
- •2.2 Тепловые пожарные извещатели
- •2.3 Регистраторы открытого пламени
- •2.4 Газовые пожарные извещатели
- •2.4 Комбинированные пожарные излучатели
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5
- •Лабораторные схемы
- •Задание к лабораторной работе
- •1. Исследование физических эффектов обнаружения металлических предметов с помощью металлоискателей.
- •2. Определение обнаружительных характеристик досмотрового металлодетектора типа md-3003b.
- •1 Классификация металлоиска гелей
- •Содержание
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНОГО ДАТЧИКА ПРИБЛИЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В СИСТЕМАХ ОХРАНЫ СУДНА
Цель работы: ознакомиться с основными параметрами, принципом работы и применением индуктивного датчика приближения, используемого в системах охраны судна. Литература: [1, с Л 5-24].
Лабораторные схемы
Индуктивный датчик приближения содержит чувствительный элемент в виде катушки индуктивности с открытым магнитопроводом в сторону активной поверхности (рис. 1.1). Данная катушка индуктивности является частотозадающим
индикатор элементов LC - генератора синусоидальных колебаний. При внесении в электромагнитное поле катушки металлического предмета изменяется индуктивность катушки, что приводит к затуханию электромагнитных колебаний генератора.
При этом уменьшается амплитуда демодулированного напряжения на выходе демодулятора, что приводит к срабатыванию порогового устройства (триггера) и переключению коммутационного элемента. Индикатор показывает состояние датчика.
Рис. 1.2 Схема генератора синусоидального сигнала, построенная по схеме с емкостной трехтонки
Основным элементом индуктивного датчика приближения является LC -генератор. В лабораторной работе рассматривается LC-генератор синусоидального напряжения, построенный по схеме емкостной трех точки (рис. 1.2). Такой генератор построен на основе резонансного усилителя, выполненного на р-п-р
транзисторе VT1, включенного по схеме с общей базой (схема Колпитца). Его входом является промежуток база-эмиттер транзистора, выходом - коллектор -эмиттер, а нагрузкой резонансный контур LI, CI, C2 и резистор R4. Делитель R1,R2 задает начальное смещение на транзисторе, переводя генератор в мягкий режим самовозбуждения. Конденсатор СЗ - разделительный. Он предназначен для передачи с точки соединения обоих элементов нагрузки транзистора на его базу только переменного напряжения, не пропуская постоянное напряжение. Емкость конденсатора выбирается из условия малости его сопротивления на частоте генерации по сравнению с входным сопротивлением транзистора. Следовательно, для переменного напряжения СЗ может быть представлен в виде короткого замыкания. Глубина обратной связи определяется величинами емкостей конденсаторов С1 и С2. Частота колебаний такого генератора слабо зависит от температуры окружающей среды и напряжения питания. Частоту синусоидальных колебаний такого генератора можно рассчитать из выражения:
Уменьшение амплитуды колебаний генератора при внесении металлической пластины в магнитное поле катушки индуктивности обычно более значительно для меди и алюминия, чем для ферромагнитного материала, что связано с изменением добротности катушки.
Задание на самоподготовку
Изучить работу LC- генератора и основных узлов индуктивного датчика приближения согласно рис. 1.1 и 1.2.
Подготовить протокол к лабораторной работе. В нем начертить структурную схему индуктивного датчика приближения и принципиальную схему LC- генератора, подготовить табл. 1.1.
Исходя из известных номиналов элементов LC- генератора (см. рис. 1.2) и используя выражение (1.1) рассчитать частоту генерации синусоидального сигнала при отсутствии внешних металлических предметов в магнитном поле катушки.
4
Задание к
лабораторной работе
Подключите щуп осциллографа к точке иВых, а его земляной конец к точке +Un.,
Подключите питание 12 В постоянного напряжения к точкам +Un и -Un.
С помощью осциллографа измерьте период То и амплитуду Uo синусоидальных колебаний генератора. Рассчитайте частоту генерации:
f0=1/T0
Наложите на катушку генератора стальную пластину.
С помощью осциллографа измерьте период Тct и амплитуду Uct синусоидальных колебаний генератора. Рассчитайте частоту генерации fct, согласно (1.2). Поясните полученный результат.
Наложите на катушку генератора алюминиевую пластину.
С помощью осциллографа измерьте период Tal и амплитуду Ual синусоидальных колебаний генератора. Рассчитайте частоту генерации fal согласно (1.2). Поясните полученный результат.
Наложите на катушку генератора медную пластину.
С помощью осциллографа измерьте период Тcu и амплитуду Ucu синусоидальных колебаний генератора. Рассчитайте частоту генерации fcu согласно (1.2). Поясните полученный результат.
6
1.10 Убедитесь, что пластина из диэлектрического материала не влияет на ам плитуду и частоту генерации.
Определение зоны чувствительности промышленного индуктивного датчика приближения типа IA18DSN14PO.
Подключите к источнику постоянного напряжения +12 В стенд с индуктивным датчиком приближения.
Наложите на линию №1 стальную пластину, расположив ее строго вертикально и так, чтобы край пластины выходил за пределы зоны чувствительности датчика (рис. 1.3).
Медленно смещайте пластину в сторону рабочего тела датчика до его срабатывания. В этот момент загорится индикатор. В этом положении отсчитайте расстояние Xот осевой линии датчика до края пластины в делениях.
Последовательно переставляйте пластину на линию №2, 3 и т.д (увеличивая расстояние от плоскости датчика по оси У каждый раз на 2,5 мм), и повторите измерения согласно п.2.3, до тех пор пока датчик не перестанет срабатывать. Полученные результаты занесите в табл.1.1.
Таблица 1.1 Измерение зоны |
чувствительности индуктивного датчика |
приближения | |||||
Номер линии |
Расстояние от плоскости датчика по оси У, в мм |
Расстояние, при котором срабатывает датчик, отсчитываемое от осевой линии датчика по оси X, в дел |
Расстояние, при котором срабатывает датчик, отсчитываемое от осевой линии датчика по оси Ху в мм | ||||
Сталь |
Алюминий |
Медь |
Сталь |
Алюминий |
Медь | ||
1 |
-2,5 |
|
|
|
|
|
|
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
3 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
4 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
5 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
10,0 |
|
|
|
|
|
|
7 |
12,5 |
|
|
|
|
|
|
S„ = (35„)х(ЗЛ> вочный коэффициент к I.
пластин (объекта воздействия), равная £w=18x(3-I4) = 756mm2
3.2 Определить номинальное расстояние срабатывания S„
Sn=Ym/K
и сравнить его с паспортным значением номинального расстояния срабатывания исследуемого датчика типа IA18DSN14PO (паспортное значение .S'„=14 мм). 4. Сделать выводы, в которых необходимо пояснить полученные результаты и описать возможные пути применения индуктивных датчиков приближения в системах охраны судна.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 1 Классификация датчиков, основные требования к ним
Автоматизация различных технологических процессов, эффективное управление различными агрегатами, машинами, механизмами, мониторинг охраняемой зоны требуют многочисленных измерений разнообразных физических величин.
Такую информацию получают с помощью датчиков необходимых физических величин. Датчики (в литературе часто называемые также измерительными преобразователями), или по-другому, сенсоры являются элементами многих систем автоматики и охранных устройств - с их помощью получают информацию о параметрах контролируемой системы или устройства.
Датчик - это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а
иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проше, датчик -это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.
Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:
В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.
По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические: датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др. Большинство датчиков являются электрическими. Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:
электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;
электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;
они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.
По принципу действия электрические датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал. Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или С) датчика.
По принципу действия электрические датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и д.р.
Различают три класса электрических датчиков:
аналоговые датчики, т. е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;
цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоичное слово;
бинарные (двоичные) датчики, которые вырабатывают сигнал только двух уровней: "включено/выключено" (иначе говоря, 0 или 1). Часто такие датчики называют бесконтактными выключателями. В системах охраны судна широкое применение находят бесконтактные датчики приближения.
8
9