Класификация и основни параметри на измервателни устройства на главни и софтуерни устройства

Всяка система за автоматично управление за измерване на отклонението на контролираната стойност от стойността в стационарно състояние има измервателен орган, който може не само да измери величината и знака на отклонението, но и да преобразува това отклонение във форма, удобна за по -нататъшно използване в системата за автоматично управление.

Физическата природа на регулираните величини е много разнообразна, следователно измервателните органи също са разнообразни. В повечето случаи обаче изходът на измервателното устройство ще бъде или механично количество (изместване, сила) или електрическо количество (напрежение, ток, електрическо съпротивление, капацитет, индуктивност, фазово изместване и т.н.).

Следните изисквания се налагат на измервателните устройства, използвани в системите за автоматично управление:

• надеждност при работа при всички условия, които могат да се срещнат при контролиран технологичен процес,

• необходимата чувствителност

• допустими размери и тегло,

• необходима инерция,

• ниска чувствителност към външни влияния,

• няма влияние върху технологичния процес и върху измерената стойност,

• недвусмислени индикации,

• стабилност във времето,

• съвпадение на входните и изходните сигнали с други сигнали елементи за автоматизация.

Електрическите величини се поддават най-лесно на измерване, поради което в много случаи при измерване на неелектрически величини се извършва специално устройство (преобразувател) заедно с измервателното тяло, което преобразува неелектрическата величина на входа на измерването тяло в електрическо количество на своя изход. Такива измервателни органи се наричат сензори.

По правило не се прави разлика между понятията за измервателен елемент, сензор и чувствителен елемент (последното име също често се среща в литературата за автоматичното управление).

Най -разпространени са електрически сензори, тоест измервателни устройства с преобразуване на измерено неелектрическо количество в електрическо. Конструкцията на тези сензори зависи от физическата природа на измереното количество и принципа, приет за измерване на неговото отклонение.

Класификацията на измервателните устройства се извършва според наименованието на стойността, която измерват: измервателни устройства за ниво, налягане, температура, скорост, напрежение, ток, дебит, осветеност, влажност и др.

Сензорите се класифицират: първо, по името на измерената стойност и, второ, по параметъра, в който се преобразуват сигналите на измервателното устройство, например, капацитивни сензори за ниво, индуктивни сензори за налягане, датчици за температура на реостат и др.

За удобство при използване на разглежданата класификация по правило едно от имената се пропуска, тъй като един и същ сензор може да се използва за измерване на различни неелектрически величини.

Основни параметри на сензорите

Основните параметри на измервателното тяло (сензор), които го характеризират, са:

• чувствителност

• инерция.

Чувствителност на сензора нарича връзка на промяна Δy контролирана променлива за промяна Δx входно количество:

К = Δг /ΔNS

В системите за автоматично управление това съотношение се нарича още печалба на системата или връзкатаа (ако се обмисли връзка).

По този начин чувствителността на измервателния елемент съвпада с неговата печалба.

Инерция на измервателното тяло (сензор) също така определя възможностите за неговото приложение в системите за автоматизация, тъй като причинява известно забавяне при измерване на стойността на управлявания параметър в даден момент. Забавянето може да бъде причинено от масата на частите, топлинна инерция, индуктивност, капацитет и други елементи на самия сензор.

При изследване на динамичните свойства на автоматична система за управление, инерцията на измервателния орган играе същата роля като инерционните свойства на всеки друг елемент от системата за автоматизация. Ето защо при избора на сензор е необходимо да се обърне внимание не само на неговата чувствителност, но и на инерцията.