2.4 Өлшеу түрлендіргіштерінің жіктелуі

Түрлендіргіштер әдетте жұмыс принципі немесе практикалық қолданылуы бойынша жіктеледі.

Белгіленуі бойынша түрлендіргіштер алғашқы түрлендіргіштер (датчиктер), унифицирленген (бір ізге салынған) және аралық болып бөлінеді.

Алғашқы түрлендіргіштер өлшеу тізбегінде бірінші болып есептеледі және ол сезімтл элементтен (зонд, мембрана) және кіріс электрлік емес шаманы шығыс электрлік шамаға түрлендіретін басқа да барлық қажетті элементтерден тұрады. Датчик бір құралмаға жиналған бір немесе бірнеше өлшеу түрлендіргіштерінен тұрады. Датчикке өлшенетін электрлік емес шама (күш, қысым, деңгей, температура, т.б.) тікелей әсер етеді.

Унифицирленген түрлендіргіш датчиктен және сәйкесу схемасынан тұрады, өлшенетін физикалық шама энергия көзі көмегімен мөлшерленген шығыс шамаға түрленеді. Мөлшерленген тұрақты ток сигналдары 0 ...± 5 мА немесе 0 ...± 20 мА диапазонында жатады. Ығысқан нөлдік құрылғы үшін ток диапазоны тарылтылған: ±1...± 5 мА немесе ±4...±20мА.

Қажет болғанда ток сигналдары диапазонының шектері мына аралықта жатады: төменгі 0...5 мА, жоғарғы 25 мА. Мөлшерленген ток сигналдары бар құралдарда ішкі кедергісі 1 кОм-нан аспайтын түрлі өлшеу құралдары жіберіледі. Кернеу сигналдарының диапазондарының мөлшерленген мәндері О...±Ц 0...+10 В құрайды, өлшеу құралдарының ішкі кедергісі 1 кОм-нан аз болмауы керек. Шығыс шама ретінде жиілік алынғанда ұсынылатын өзгеру диапазоны 5... 25 Гц-ті құрайды. Пневматикалық жүйелерде газ қысымы мөлшерленген. Ол 0,02. ..0,1 МПа аралығында жатуы керек. Аралық түрлендіргіш өлшеу түрлендіргішінен сигнал алады да түрленуден кейін осы сигналды келесі түрлендіргішке береді.

Кіріс шаманың түрлену сипатына қарай өлшеу түрлендіргіштері сызықтық және бейсызық болып бөлінеді. Сызықтық түрлендіргіштерде кіріс және шығыс шамалар арасындағы функционалдық тәуелділік сызықтық; ал бейсызықта – сызықтық емес.

Жұмыс принциптері бойынша датчиктер генераторлық және параметрлік болып бөлінеді. Генераторлық датчиктердің шығыс сигналы ЭҚК, кернеу, ток немесе өлшенетін шамамен, мысалы терможұп ЭҚКмен функционалды байланысты электр заряды саналады. Параметрлік датчиктерде өлшенетін шама оған пропорционал электр тізбегі {R, L, С) параметрінің, мысалы реостаттық датчик кедергімінің өзгеруін тудырады. Генераторлыққа: индукциялық, пьезоэлектрлік, термоэлектрлік және кейбір электрохимиялық датчиктер жатады. Қалған датчиктер параметрлік болып есептеледі.

Жұмыс принципі бойынша оларды төмендегідей бөлуге болады:

резистивтік, мұнда өлшенетін шама оның кедергісінің өзгерісіне түрленеді;

электромагниттік, мұнда өлшенетін шама индуктивтвілік немесе өзара индуктивтілік өзгерісіне түрленеді;

сыйымдылықтық, өлшенетін шама сыйымдылық өзгерісіне түрленеді;

пьезоэлектрлік, динамикалық күш электр зарядына түрленеді;

гальваномагниттік, Холл эффектісіне негізделген және магниттік өрісті ЭҚК-не түрлендіреді;

жылулық, өлшенетін температура ЭҚК-не немесе термоседергі шамасына түрленеді;

  оптоэлектрондық, оптикалық сигналдар электрлікке түрленеді.

Датчиктер үшін негізгі сипаттамалар: түр, өзшенетін шама ди­апазоны, жұмы температурасы диапазоны және осы диапазондағы қателік, жалпыланған кіріс және шығыс кедергі, жиіліктік сипаттамалар.

Датчиктердің қолданылу облысы әртүрлі. Жаңа дайындау технолгиялары (жоғаывакумдық тозаңдату, химиялық тұндыру фотолитография, т.б.) және жаңа материалдардың арқасында олардың қолданылу сферасы үздіксіз кеңейіп жатыр. Солардың кейбірін қарастырайық.

Өнеркәсіптік техникада стандарт датчиктер шығынды, көлемді, қысымды, температураны, деңгейді, химиялық құрамды өлшеуге қолданылады.

Стандарт датчиктердің ішінде жаңа типті түрлері кең қолданысқа ие, мысалы:

• күй, орын ауыстыру және бейнелеу датчиктері;

• оптикалық және талшықты-оптикалық датчиктер;

• биодатчиктер (биотехнология);

• көпкоординаттық датчиктер (бейнені танып білу).

кесте 2

Датчиктердің қолданылу облысы

Түрлендіргіш түрі	қолданылуы
	Қысым (күш)	ығысу	күй	жылдамдық	үдеу	Виб- ра­ция	Тем­пера –тура	Магниттік ағым	Оптикалық өлшеу
Тензодатчик	•	•	•	•	•	•
Потенциометрлік	•	•	•	•	•
Сызықтық дифферен­циалдық трансформатор	•	•	•	•	•
Айнымалы индуктивтілік		•	•	•	•	•
Холл эффектісі		•	•					•
Құйын тәрізді ток		•	•	•
Магнито-резистивтік		•	•					•
Сыйымдылықтық датчик	•	•	•		•	•
Пьезоэлектрлік*	•	•		•	•	•
Кедергі термометрі							•
Термистор							•
Терможұп*							•
Фотоэлемент									•
Фотокедергі									•
Фотогальва­никалық элемент*									•

*Автогенерацияланатын, немесе белсенді құралдар.

Қазіргі заманғы өндіріс үшін интерактивті режимдегі датчиктер қолданысқа алынған, яғни өлшеу нәтижелері процесті реттеуге бірден қолданылады. Осыған байланысты кез келген уақытта технологиялық процесті түзету қамтамасыз етіледі. Кәсіпорындық қолданыста анықтаушы фактор болып процесті реттеу кезінде 1... 2 %-дан аспайтын, ал бақылау үшін — 2 ...3 %-дан аспайтын қателіктер саналады.

Күрделі ақпараттық жүйе болып саналатын роботтытехникада робот ақпаратты алуды, өңдеуді және түрлендіруді қамтамасыз етеді. Датчиктер арқылы ақпарат алынғанда роботқа ең алдымен «көру» және «сезу» қабілеті керек, яғни оптикалық және көпкоординаттық датчиктерді қолдану.

Автокөлік электроникасы үшін датчиктерді дайындау кезінде жеке көлік жүйелері (рульдік басқару, тежегіш, двигатель, кузов электроникасы) үшін минимал өлшемді датчиктердің үнемді дайындалуын, қауіпсіздік пен сенімділікті (блоктау жүйесі, ұрлаудан қорғағыш жүйе), ақпараттық жүйе (отын шығыны, температура, қозғалыс маршруты, т.б.) қамтамасыз ететін жаңа технологиялар қолданылады. Осы датчиктер көмегімен түрлі физикалық шамалар – температура, қысым, айналу жылдамдығы, үдеу, ылғалдылық, орын ауыстыру немесе бұрыш, шығын және т.б. өлшенеді. Бұл датчиктерге қоршаған орта әсеріне байланысты қойылатын талаптар өте жоғары. 2-кестеде кейбір датчиктердің қолданылу облыстары келтірілген.