Что такое контактные датчики?

Что такое контактные датчики?

Контактные датчики — это измерительные приборы, которые измеряют расстояние до измеряемого объекта путем непосредственного контакта со специальным детектором.

Поскольку расстояние измеряется путем приведения детектора в соприкосновение с измеряемым объектом, преимущество контактных датчиков заключается в том, что они точнее бесконтактных датчиков. Однако их недостатком является нанесение небольшого повреждения измеряемому объекту, поскольку необходимо разместить детектор на объекте.

Применение контактных датчиков

Контактные датчики широко используются в промышленных приложениях.
Ниже приведены некоторые примеры применения контактных датчиков:

• Измерение смещения толщины изделий и испытательных образцов
• Проверка продукции и подтверждение положения конвейерного и технологического оборудования
• Контроль уровня жидкости в резервуарах для хранения воды
• Предоставление сигналов обратной связи для открытия и закрытия клапанов и заслонок

Контактные датчики обычно используются для контактных датчиков смещения. Контактные датчики в основном используются для измерения толщины изделий и тестовых образцов. Помимо смещения, они также могут использоваться для измерения уровня жидкости.

Большинство бесконтактных датчиков измеряют расстояние, проецируя лазер или другой объект и получая отраженный свет. Контактные датчики имеют преимущество в том, что они могут измерять большие наклонные поверхности, которые невозможно измерить отраженным светом. Используя это преимущество, можно измерить профиль поверхности трехмерного объекта.

Он также используется для измерения смещения грубого столика, на котором установлен измеряемый объект и контролируется его движение, и для измерения биения, когда столик перемещается в одном направлении. Он также может использоваться для управления с обратной связью от измерения и понимания ошибок до регулировки.

Принцип работы контактных датчиков

Контактные датчики, наиболее распространенный тип контактных датчиков смещения, обычно поставляются со специальным зондом. Зонд имеет шпиндельную структуру, которая механически выдвигается и втягивается вверх и вниз. Когда зонд ни с чем не соприкасается, он максимально выдвигается под действием силы пружины.

Когда зонд соприкасается с измеряемым объектом, зонд сжимается, и к объекту прикладывается постоянное давление силой пружины. Смещение вала зонда в это время обнаруживается и преобразуется в информацию о длине. Следовательно, диапазон, который может быть измерен, находится в пределах диапазона расширения и сжатия зонда.

Зонд часто наматывается катушкой, а часть вала. Часть вала, которая служит железным сердечником, расширяется и сжимается. Однако расширение и сжатие железного сердечника зависят от положения вала, импеданс в катушке изменяется, и выходной сигнал изменяется. Поскольку импеданс фиксируется в соответствии с положением вала, можно определить абсолютное положение.

Типы контактных датчиков

Доступны различные типы контактных датчиков. Ниже приведены примеры контактных датчиков.

1. Датчик смещения типа дифференциального трансформатора (LVDT)

Этот датчик преобразует величину вертикального смещения, создаваемого перемещением контактора, прижатого к измеряемому объекту, в электрический сигнал для считывания формы измеряемого объекта. Над контактором находится железный сердечник, и вертикальное перемещение контактора вызывает изменение импеданса катушки поблизости, что приводит к выходу электрического сигнала.

Конструктивной особенностью этого датчика является то, что скачок в значениях измерения невелик. С другой стороны, поскольку он использует магнитное поле катушки, характеристики магнитного поля могут быть нестабильными в зависимости от положения железного сердечника в катушке.

2. Датчик смещения весового типа

Датчики весов в цифровом виде измеряют величину смещения контактных датчиков. Существует два типа: магнитный тип и оптический счетный тип.

Магнитный тип
Магнитный тип измеряет смещение, определяя вертикальное движение шкалы с чередующимися полюсами S и N с помощью магнитного чувствительного элемента. С другой стороны, оптический счетный тип измеряет смещение, проецируя свет на шкалу со множеством щелей и подсчитывая свет, проходящий через щели, с помощью светоприемного элемента.

Оптический счетный тип
Оптический счетный тип — это цифровой метод измерения, который свободен от шума и может измерять с высокой точностью. Однако быстрое перемещение контактора может привести к неправильной реакции магнитного чувствительного элемента или светоприемного элемента, в этом случае измеренное значение будет скакать.

3. Концевые выключатели и микровыключатели

Концевые выключатели и микровыключатели — это контактные датчики, которые выводят положение объекта в виде контактного сигнала. К наконечнику прикреплена собака, называемая приводом, которая приводится в действие контактом с объектом, чтобы размыкать и замыкать внутренние контакты. Простые и прочные по конструкции, эти детали широко используются в промышленности.

4. Датчик уровня поплавкового типа

Этот датчик имеет поплавок, который перемещается вверх и вниз в соответствии с вертикальным движением уровня жидкости для вывода уровня. Благодаря своей простой конструкции и низкой стоимости он используется во многих ситуациях для контроля уровня жидкости в резервуарах для хранения. Однако, поскольку поплавок должен плавать в резервуаре, он не подходит для резервуаров с перемешиванием.