Ma`ruza №14 Mexatronikada ishlatiladigan datchiklar Reja

19.1-rasm. Datchiklarning integratsiyalash darajalari

Demak, datchikda signalning o`tishi quyidagi qadamlar bilan bog’liq:

1. O`lchanayotgan kattalikni bitta yoki bir nechta (noelektrik) oraliq kattaliklarga o`zgartirish.
Kuch datchigida o`lchanayotgan kuch egiluvchan balka yordamida, masalan, deformatsiyaga o`zgartiriladi. Oraliq noelektrik kattaliklarsiz olib boriladigan o`lchash usuli to`g’ridan-to`g’ri o`lchash usuli deyiladi. Bu usulga qarama-qarshi to`g’ri bo`lmagan usulda bitta yoki bir nechta oraliq kattaliklardan foydalanishadi.
2. O`zgartiruvchi element yordamida boshlang’ich yoki oraliq kattalikni birlamchi elektrik kattalikka o`zgartirish.
Bunda har xil fizik effektlarni qo`llagan holda xususiy mexanik-elektrik o`zgartirish amalga oshiriladi. Kuch datchigi holatida bu cho`zilganda o`zining nisbiy qarshiligini o`zgartirish xossasiga ega egiluvchan balkaga yopishtirilgan tenzodatchik (TMD) yordamida amalga oshiriladi. Birlamchi elektrik kattalik bo`lib, bu holatda, qarshilik xizmat qiladi. Boshqa birlamchi kattaliklar – kuchlanish, tok va b.
Mexanik datchik va o`zgartirgich elementidan tashkil topgan yakuniy konstruktiv birlik oddiy datchikni hosil qiladi. Bu o`zgartirgich deb ham ataladi.
3.Birlamchi elektrik signalni yana qayta ishlash uchun signallarni shakllantiruvchi elektronika xizmat qiladi. U birlamchi signalni kuchaytirish bilan birga yana quyidagi bir yoki bir nechta vazifalarni bajaradi:
-nol nuqtasi tebranishini kompensatsiyalash;
-shovqin signallarni ajratish;
-o`lchash signalini chiziqlantirish;
-o`lchash diapazonlarini kelishtirish va o`zgartirish;
-boshlang’ich signalni normalashtirish (masalan, 0...5 V o`lchash chegarasi uchun) va b.
Masalan, kuch datchigida o`lchash kattaligiga bog’liq ravishda tenzometrik datchikda kuchlanish kamayishini qayta ishlovchi (DMS) kuchaytirgich ishlatiladi.
Agar datchik ichida signalni to`liq yoki qisman shakllantiruvchi elektronika bo`lsa, bunday datchik integratsiyalangan datchik deyiladi.
4.O`lchangan kattalikni keyin hisoblash mashinasida qayta ishlash kerak bo`lganligi uchun boshlang’ich analog signalni raqamli signalga o`zgartirish ishlarini bajarish kerak. Bu uchun analog-raqamli o`zgartirgichlar (ARO`) xizmat qiladi.
Ba`zan ARO` datchik ichida signallarni shakllantiruvchi elektronika bilan birga o`rnatilgan bo`ladi, ya`ni datchik tashqi muhit bilan raqamli ulanish moslamasiga ega bo`ladi. Bunday datchiklar integratsiyalangan datchiklarning maxsus turiga kiradi.
5.Mikroelektron konstruktiv elementlarning rivojlanishi signallarni raqamli shakllantiruvchi birliklarni, masalan, mikrokontrollerlarni datchik ichida birlashtirish imkonini berdi. Bu, bir tomondan, 3-chi punkda ko`rsatilgan qo`shimcha vazifalarni bajarishni osonlashtiradi. Boshqa tomondan, o`lchangan signalni qayta ishlashning yangi imkoniyatlarini yaratadi, bular:
-datchikda o`lchangan ma`lumotlarni nazorat qilish va protokollash;
-chegara holatiga yetganda o`zi mustaqil ravishda ogohlantirish signalini amalga oshirish;
-yuqorida turgan EHM yoki shinalar sistemasi bilan aloqa qilish, olingan ma`lumotlar bilan hisob-kitob qilish (masalan, harakat datchigi olingan harakat ma`lumotlaridan hosila olib harakat tezligi haqidagi qo`shimcha ma`lumotni berishi mumkin).
-bitta datchikda bir nechta o`zgartirgichlarni birlashtirish;
-qo`shilgan EHM yordamida tashqaridan qo`shimcha konfiguratsiyasini yaratish (masalan, kerak bo`lganda datchikning translatsiyalash tizimi xarakteristikalarini almashtirish).
Bunday datchiklar intellektual datchiklar deyiladi. Lekin bu belgi to`g’ri tanlanmagan. Yuqorida ko`rsatilgan xossalar intellektga hech qanday aloqasi yo`q. Ingliz tilida bular smart sensors deyiladi (smart: aqlli, abjir), bu haqiqatga yaqindir.<sup>2</sup>
Datchiklarga o`lchash sistemasi sifatida o`lchash jarayonini ta`minlaydian quyidagi talablar qo`yiladi:
-o`lchash diapazoni chegarasida kirish kattaligini qayta ishlab chiqish kattaligigacha aniq ko`paytirib berishni amalga oshirish;
-chiqish kattaligi faqat kirish kattaligiga bog’liq bo`lishi kerak, boshqa kattaliklardan emas.
-o`lchash tizimi o`lchash kattaligiga nisbatan juda ham kam qarshi ta`sirga ega bo`lishi kerak. (Masalan, qarshilikka nisbatan kuchlanish tushishini o`lchovchi asbob undan o`tadigan tok o`lchash xatoligini oshirmasligi uchun juda ham kichik ichki qarshilikka ega bo`lishi kerak).
Boshqa amalga kerak bo`lgan datchiklarning xususiyatlari:
-kirish kattaligini chiziqli ravishda chiqish signaliga o`zgartirish. Chiziqlashtirishni signalni analogli yoki raqamli ishlov berish yo`li bilan ham amalga oshirish mumkin.
-elektrmagnik shovqinlarga sezgir bo`lmaslik. Sanoat ishlab chiqarish sharoitida elektrmagnit shovqinlar o`lchashning sistemali xatoliklarini keltirib chiqaradi.
Chiqish signallari normalari. Ko`p qo`llaniladigan standartlar:

• 
  analogli chiqish signallari: 0...+5 (+10)V -5 (-10) ... +5 (+10)V
  

0...20 mA (dead zero-Stromschleife)
4...20 mA (life zero- Stromschleife)
raqamli chiqish signallari: parallel (masalan, 8 bitli Centronics-interfeys) ketma-ket (RS232, RS485,...)

• 
  o`lchash sistemalari shinalariga ega bo`lgan sharoitda: Intershina-S professional shina (PROFIBUS) CAN-Bus va h.k.
  

-oddiy elektr ta`minoti. Mashinasozlikda datchiklarning elektr ta`minoti 24 V tok bilan asosan amalga oshiriladi (komplekt taqsimlovchi qurilmali shkaf kuchlanishi).
-funktsional nazorat imkoniyati, datchikning o`zida yoki masofaviy ko`rsatgichlarni o`qish yo`li bilan. Intellektual datchiklarda shaxsiy nazorat mavjud.