Maqsadiga ko‘ra, fotosensorlar ikkita asosiy guruhga bo‘linadi:
Umumiy maqsadli sensorlar va maxsus sensorlar. Maxsus turlarga torroq vazifalarni hal qilish uchun mo‘ljallangan sensorlar kiradi (masalan, obyektdagi rang belgisini aniqlash, kontrastli chegarani aniqlash, shaffof paketdagi yorliqning mavjudligi va boshqalar).
Sensorning vazifasi masofadagi obyektni aniqlashdir. Bu masofa tanlangan turga qarab 0,3 mm. dan 50 m.gacha o‘zgarib turadi. Sensorlar aniqlash usuli ham muhim.
Nazorat savollari
1. Sensorlar ishlash pinsiplariga ko‘ra qanday guruhlarga bo‘linadi?
2. Generator sensorlar qanday datchiklar?
3. Parametrik sensorlarni ishlash prinsipini tushuntiring.
4. Fotoelektrik datchiklar qanday ishlaydi?
5. Induksion datchiklar qaysi guruhga kiradi?
6.4. Haroratni o‘lchash
Harorat – bu tizimning termodinamik muvozanat holatini tavsiflovchi va muhandislik tizimlarining asosiy parametrlaridan biri bo‘lgan fizik kattalik. Haroratni o‘lchash uchun har xil harorat o‘lchovlari taklif etiladi.
Termodinamik harorat shkalasida asosiy harorat diapazonining pastki chegarasi absolyut nol (0 K) nuqtasi bo‘lib, «suvning uchli nuqtasi» yuqori chegara sifatida qabul qilinadi. Ushbu nuqtaga 273,16 K raqamli qiymati berilgan edi. Suvning uchli nuqtasi bu suvning uch fazasi: qattiq (muz), suyuq va gazsimon (bug») o‘rtasidagi muvozanat harorati. Termodinamik harorat birligi Kelvin bo‘lib, u suvning absolyut noldan uch baravarigacha bo‘lgan oralig‘ining 1/273,16 qismidir.
Amaliyotda ko‘pincha halqaro amaliy harorat o‘lchovi qo‘llaniladi. Ushbu o‘lchovda asosiy harorat oralig‘ini cheklaydigan mos yozuvlar nuqtalari sifatida muzning erishi (0 º C) va normal atmosfera bosimidagi qaynash harorati (100º C) qabul qilindi. Harorat birligi Selsiy darajasidir, 1/100 qismga teng asosiy harorat oralig‘i. Kelvinda ko‘rsatilgan T harorati va Selsiy darajasida ko‘rsatilgan t harorati o‘rtasida o‘zaro bog‘liqlik mavjud: t = T – 273.16.
Haroratni o‘lchash uchun qo‘llaniladigan asboblarni termometrlar deyiladi. Ishlash prinsipiga ko‘ra termometrlar kengayish termometrlariga (suyuq va mexanik), manometrik, termoelektrlarga bo‘linadi. Termoelektr qurilmalar qarshilik termometrlari va termojuftlikga bo‘linadi.
Kengayish termometrlari haroratni suyuqlikning yoki qattiq jismlarning (dilatometrik va bimetalik) issiqlik kengayishidan o‘lchaydilar.
Suyuq shisha termometrlarda o‘lchangan haroratning qiymatiga qarab simob ishchi moddalar sifatida ishlatiladi (o‘lchanish harorat oralig‘i -35 dan +600 ºC gacha), spirt (-80 dan +70 ºC gacha), kerosin (-66 dan +200 ºC gacha). Suyuq termometrlarning bo‘linish shkalasi 0,5, 1, 2, 5, 10 ºC. Xatoligi bitta bo‘linishdan oshmaydi.
Kontaktli termometrlar simob bilan to‘ldirilgan shisha datchiklardir. Ular bitta, ikki yoki uchta kontakt moslamalari bilan jihozlangan. Harorat o‘zgarganda, kontaktlar yopiladi yoki ochiladi.
Dilatometrik termometrlarning ishlash prinsipi har xil harorat kengayish koeffitsientlari bo‘lgan materiallardan yasalgan ikki qismning chiziqli cho‘zilishidagi farqqa asoslangan, masalan, kengayish koeffitsienti deyarli nolga teng bo‘lgan invar (nikel va temir qotishmasi) va katta kengayish koeffitsienti bilan guruch.
Dilatometrik termometr Invar sterjeni, tunnel trubkasi va ko‘rsatkich o‘qidan iborat (6.5-rasm).
6.5 – rasm. Dilatometrik termometrning sxemasi
Invar sterjenning bir uchi tunel naychasining pastki qismiga, ikkinchisi o‘qqa ulangan. Haroratga qarab ikki sterjen cho‘zilishida farq bor. Bunday holda, sterjenning bo‘sh uchi o‘qni buradi. O‘lchashni sezgichlarida strelka harakati kontaktlarning yopilishiga yoki ochilishiga olib keladi.
Bimetalik datchik – bu har xil kengayish koeffitsientlari, masalan, po‘lat va invar, ikkita metalldan payvandlangan plastinka. Plastinaning bir uchi qattiq mahkamlangan, ikkinchisi esa plastinkaning egilishi tufayli harorat o‘zgarganda harakatlanadi. Plastinka uchini siljitish qurilmaning ko‘rsatgich o‘qini yoki yozuvchisi ruchkasini harakatga keltiradi.
6.6 – rasm. Bimetalik termometrning sxemasi.
Bimetalik rele datchiklarida bimetallik sezgir elementining bo‘sh uchi boshqariladigan harorat o‘zgarganda kontaktlarni yopadi yoki ochadi.
Mexanik termometrlar konstruksiyasi sodda va ishlashi ishonchli tuzilgan. Biroq, ular doimiy deformatsiyalar va sezilarli inersiya ta’siri tufayli yetarli darajada aniqlikka ega emas. Manometrik termometrlarning ishlash prinsipi yopiq hajmdagi muhit bosimi haroratiga bog‘liqlikka asoslangan. O‘lchov termometri (6.7-rasm) yopiq harorati o‘lchanadigan muhitga botirilgan 1 termosilindrni o‘z ichiga olgan tizim, kapillyar 2 va o‘q bilan bog‘langan sifon (yoki manometrik prujina) 3.
6.7 – rasm. Manometrik termometr sxemasi.
Yopiq tizimdagi muhit turiga qarab bosim termometrlari suyuq (ishchi modda – simob, kremniy organik yoki polimetilsilaksan suyuqlik), gaz (to‘ldiruvchi moddasi – azot yoki argon), kondensat (yoki bug») ga bo‘linadi. Bularda past temperaturalarda qaynaydigan suyuqlik ishlatiladi. – freon, aseton, etil spirt. Termosilindr tushirilgan muhit o‘lchanadigan harorat ko‘tarilishi bilan yopiq tizimdagi bosim ko‘tariladi. Kapillar orqali bosimning bu o‘zgarishi manometrik prujinaga uzatiladi, uning bir uchi qattiq o‘rnatiladi, ikkinchisi esa ortiqcha bosim ta’sirida harakatlanib, o‘qni aylantiradi.
Gaz va suyuq manometrik termometrlarda atrof-muhit harorati o‘zgarishi sababli kapillyar va sifondagi muhit hajmining o‘zgarishi natijasida xato bo‘lishi mumkin. Ushbu xatoning ta’siri kapillar va sifondagi muhit hajmining termosilindr hajmiga nisbati toraytirish bilan kamaytiriladi.
6.4.1. Qarshilik termometrlari
Qarshilik termometrlarining ishlash prinsipi harorat o‘zgarganda elektr o‘tkazuvchanligini o‘zgartirishiga, o‘tkazgichlar va yarimo‘tkazgichlarning xususiyatlariga asoslanadi. O‘tkazuvchilar qarshiligining haroratga bog‘liqligi (6.8-rasm) quyidagi formulada ifodalangan:
RT= R0 [1 + α (T— T0)],
Bu yerda RT – temperatura T dagi qarshilik, R0 – temperatura T0 dagi qarshilik, α – qarshilikni temperatura koeffissienti (QTK).
O«tkazlishlar qarshilik termometrlarini ishlab chiqarish uchun mis va platinadan foydalaniladi. TCM tipidagi mis termometrlari —50 dan 200 ºC gacha bo‘lgan uzoq muddatli haroratni o‘lchash uchun ishlatiladi.
TSP tipidagi platinaviy qarshilik termometrlari —200 dan 650 ºC gacha bo‘lgan haroratni uzoq muddatli o‘lchash uchun ishlatiladi.
6.8 – rasm. Xarakteristikalar: 1— o‘tkazgich termoqarshilik; 2— yarimo‘tkazgichli termoqarshilik.
O«tkazgichli qarshilik termometrining sezgir elementi spiral yoki ingichka simli o‘ram bo‘lib, himoya korpusiga joylashtirilgan va sopol kukun bilan qoplangan. Himoya korpusi naycha shaklida qilingan va datchikning botish chuqurligini cheklaydigan rezbali armatura va o‘lchov moslamasiga ulanish uchun vintlar bilan bog‘langan bosh bilan jihozlangan.
Qarshilik termometrlari ko‘prik sxemasiga ulaniladi. Sensor o‘lchash sxemasidan sezilarli masofada joylashgan bo‘lishi mumkin. Agar termistor ikkita sim bilan ulangan bo‘lsa,