2.1 Индуктивный бесконтактный датчик приближения типа ia18dsn14po

Индуктивные датчики приближения фирмы Carlo Gavazzi широко исполь­зуются в системах автоматического управления и охраны судна, и характеризует­ся широким спектром параметров:

• расстояние срабатывания от 4 до 22 мм;

• большой диапазон напряжений питания от 10 до 30 В постоянного тока;

• большой выходной ток до 200 мА;

• светодиодный индикатор состояния датчика;

• большой гарантийный срок службы (до 5 лет);

• защита датчика от обратной полярности питания, коротких импульсов пе­ренапряжения, короткого замыкания.

Схема подключения индуктивного датчика приближения приведена на рис. 1.7, на примере его использования как индикатора закрытого металлического люка судна. Когда люк открыт, то объект воздействия (крышка люка) располага­ется вне активной зоны датчика и датчик находится в отпущенном состоянии. При

а) б)

Рис. 1.7 Применение индуктивного датчика приближения для контроля несанк­ционированного открытия люка (а) и схема подключения датчика типа IA18DSN14PO(6)

закрытии люка он попадает в область воздействия датчика, который срабатывает и устанавливает исполнительным механизмом режим «ЛЮК ЗАКРЫТ». При по­пытке несанкционированного открытия люка датчик отключается, что вызывает срабатывание режима «ОТКРЫТИЕ ЛЮКА». Для надежного срабатывания дан­ный датчик должен находиться на расстоянии меньшем 0,8 £,,=0,8-14=11 мм от металлической поверхности крышки закрытого люка.

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип работы индуктивного датчика приближения.

2. Какие основные параметры индуктивных датчиков приближения?

3. Как определяется зона чувствительности датчика приближения?

4. Дайте определения понятия «датчик» и приведите их классификацию?

5. Нарисуйте принципиальную схему LC-генератора и поясните его работу.

6. Чем отличаются генераторные и резонансные индуктивные датчики приближе­ния?

7. Приведите примеры использования индуктивных датчиков приближения в сис­темах охраны судна.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА ПРИБЛИЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В СИСТЕМАХ ОХРАНЫ СУДНА

Цель работы: ознакомиться с основными параметрами, принципом раооты и применением емкостного датчика. [1, с. 15-20,24-27].

Лабораторные схемы

Емкостной датчик приближения содержит чувствительный элемент в виде "развернутого" конденсатора (см. рис.2.3 а). Данный конденсатор является часто-тозадающим элементом релаксационного генератора на основе узкополосного операционного усилителя. Частота колебаний такого генератора обратно пропор­циональна емкости конденсатора (чувствительного элемента датчика), а их ампли­туда неизменна. В действительности, с уменьшением емкости и ростом частоты наступает момент, когда из-за свойственной реальному операционному усилителю инерционности условия самовозбуждения генератора перестают выполняться и колебания срываются.

Приближение постороннего объекта вызывает удлинение электрического поля перед поверхностями электродов конденсатора. Благодаря этому повышает­ся емкость конденсатора и запускается автогенератор. В дальнейшем высокочас­тотные колебания детектируются, что вызывает срабатывание триггера и измене-

+12В

ние состояния выхода выключателя.

Основным элементом емкостного датчика приближения является релакса­ционный генератор на основе узкополосного операционного усилителя (рис.2.1). Такой генератор построен на основе ОУ, входящего в состав ИМС типа 155ДА1. Так как микросхема питается от одного источника, с помощью резистивного дели­теля R1R3 на неинвертирующий вход ОУ подано смещение, равное половине на­пряжения питания. Частотозадающая цепь образована резистором R5 и емкостью чувствительного элемента Сх. Резистор R2 служит для защиты входа ОУ от помех и наводок, способных вывести ОУ из строя. Глубина обратной положительной связи образована резистором R4. Цепь R6C1 служит для коррекции собственной полосы пропускания ОУ и обеспечивает надежный запуск генератора при внесе­нии в электрическое поле конденсатора Сх постороннего предмета. Возникшие колебания детектируются пиковым детектором, на выход которого подключен светодиод HL1. В отсутствие объекта в чувствительной зоне генератор не работа­ет, светодиод HL1 не светится, при внесении в чувствительную зону металличе­ского или диэлектрического предмета светодиод HL1 светится.

Частота колебаний генератора определяется элементами С_х, R5, R4 и при указанных на схеме номиналах составляет около 100 кГц. При приближении к чув­ствительному элементу металлической пластины, частота колебаний будет боль­ше, чем в случае диэлектрической пластины, поскольку в первом случае чувстви­тельный элемент образуется двумя последовательно соединенными конденсато­рами (рис.2.4 а).

Задание на самоподготовку

1. Изучить работу релаксационного генератора и основных узлов емкостного датчика приближения согласно рис.2.1 и 2.3.

2. Подготовить протокол к лабораторной работе. В нем начертить структур­ную схему емкостного датчика приближения и принципиальную схему ре­лаксационного генератора, подготовить табл.2.1.