Основные отличия электромагнитного датчика
- Электромагнитный датчик не чувствителен к толщине слоя шлакообразующей смеси, покрывающей поверхность расплавленного металла в кристаллизаторе МНЛЗ;
- Ширина полосы пропускания электромагнитного датчика существенно превышает аналогичный параметр радиоизотопного датчика;
- Уровень собственного шума радиоизотопного датчика относительно высок. Его стандартное отклонение составляет около 1,5 мм. Шум датчика хорошо виден при пустом кристаллизаторе перед началом разливки. Система стабилизации принципиально не может обеспечить ошибку стабилизации меньше уровня собственного шума датчика.
Методика проведения испытаний
Основные метрологические характеристики электромагнитного датчика (коэффициент преобразования и уровень металла в кристаллизаторе, при котором он считается наполненным на 100%) были установлены равными соответствующим показателям изотопного датчика. Электромагнитный датчик был дооснащен аналоговым выходом в виде тока 4-20 мА. Через этот выход электромагнитный датчик подключался к системе стабилизации уровня металла вместо радиоизотопного датчика. В процессе разливки была предусмотрена возможность переключать датчики, использующиеся для управления уровнем металла в кристаллизаторе. Во всех режимах работы системы стабилизации уровня показания обоих датчиков регистрировались синхронно быстродействующей цифровой измерительной системой. Данные измерений в виде абсолютных значений уровня металла, отмеренных от верхнего среза медных плит кристаллизатора, выраженные в миллиметрах сохранялись в архиве. Статистическая обработка всех результатов измерений проводилась единообразно. Для обработки использовались электронные таблицы EXCEL, в которые импортировались данные из архивов, полученных в процессе разливки. Для выбранных фрагментов записей вычислялось стандартное отклонение.
Результаты
23 января 2003 испытания проводились при разливке перитектической стали. Система стабилизации уровня металла работала первоначально с радиоизотопным датчиком, а под конец разливки был подключен электромагнитный датчик уровня. Наилучший результат был достигнут при работе с электромагнитным датчиком. Для этого потребовалось уменьшить (в четыре раза по сравнению с радиоизотопным датчиком) постоянную времени фильтра нижних частот на выходе электромагнитного. Фрагмент архивной записи окончания разливки приведен ниже. Сигнал изотопного датчика отображается линией черного цвета, а сигнал электромагнитного датчика - серого.
Стандартное отклонение уровня металла в кристаллизаторе, измеренное электромагнитным датчиком уровня, на указанном временном интервале менее 1 мм. Аналогичный параметр сигнала радиоизотопного датчика на том же временном интервале немного превышает 2 мм. На представленном фрагменте хорошо видны моменты подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор. После подачи шлакообразующей смеси выходной сигнал изотопного датчика резко возрастает и далее медленно уменьшается по мере ее расхода.
На следующем рисунке приведен 20 секундный фрагмент реализации. Сигнал датчика Berthold показан черным цветом, датчика ТЕХНОАП (ТА) - серым. Управление уровнем в это время производилось от датчика ТЕХНОАП.
Глава 6
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ДАТЧИКИ
§ 6.1. Назначение. Типы электромагнитных датчиков
Электромагнитные датчики предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Эти изменения могут заключаться, например, в увеличении или уменьшении магнитного сопротивлениямагнитной цепи датчика при перемещении сердечника. Если перемещается не сердечник, а обмотка, то происходит изменение потокосцепления обмотки. Таким образом, изменения в электромагнитной цепи датчика могут быть вызваны как перемещением элемента магнитной цепи (сердечника или якоря), так и перемещением элемента электрической цепи (обмотки). В результате таких перемещений изменяется индуктивность обмотки L или ее взаимоиндуктивность М с обмоткой возбуждения. Поэтому в технической литературе электромагнитные датчики часто называют индуктивными.
Электромагнитные датчики обычно рассматривают как параметрические, поскольку величины L и М зависят от перемещения х: L = f(x), M= f(x). Но электромагнитные датчики с изменяющейся взаимоиндуктивностью можно отнести и к генераторному типу, поскольку в результате изменяется и ЭДС обмотки, т. е. E = f(x). Так как ЭДС в выходной обмотке появляется за счет изменения коэффициента взаимоиндукции с обмоткой возбуждения, то такие "электромагнитные датчики называют трансформаторными. Ведь обмотку возбуждения можно рассматривать как первичную обмотку трансформатора, а выходную обмотку - как вторичную. К генераторным относятся и индукционные датчики, в обмотках которых генерируется ЭДС в зависимости от скорости перемещения:==/
С помощью электромагнитных датчиков можно автоматически измерять механические силы, давление, температуру, свойства магнитных материалов, определять внутренние полости и трещины в деталях (дефектоскопия), толщину немагнитных покрытий на стали, расход жидкостей и газов в трубопроводах и др.
Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых (доли мм), так и больших (метры) перемещений. К недостаткам электромагнитных датчиков следует отнести влияние на выходной сигнал внешних электромагнитных полей и частоты питающего напряжения, а также возможность работы только на переменном токе (питание постоянным током возможно лишь для индукционных датчиков, рассмотренных в § 6.6).
Изменение индуктивности и взаимоиндуктивности может происходить и под влиянием механических напряжений в сердечнике электромагнитного датчика. Такие напряжения приводят к изменению магнитной проницаемости ферромагнитного материала сердечника. Электромагнитные датчики, основанные на таком физическом явлении, называются магнитоупругими датчиками.
Электромагнитные датчики (индуктивные, трансформаторные, индукционные, магнитоупругие) получили широкое распространение в системах автоматики.
§ 6.2. Принцип действия и основы расчета индуктивных датчиков
Простейший индуктивный датчик представляет собой дроссель с переменным воздушным зазором в магнитопроводе. На рис. 6.1 показаны две наиболее распространенные конструктивные схемы индуктивных датчиков на одном сердечнике. Это одинарные индуктивные датчики. На сердечнике 1 из электротехнической стали размещена обмотка 2, подключаемая к источнику переменного напряжения. Магнитный поток в сердечнике замыкается через якорь 3, который может перемещаться относительно сердечника 2. Якорь 3 механически связан с деталью, перемещение которой необходимо измерить.
Рис. 6.1. Простые индуктивные датчики |
Эта деталь на рисунке не показана, но перемещение х ее может происходить в вертикальном (рис. 6.1, а) или в горизонтальном направлении (рис. 6.1, б). Перемещение якоря изменяет магнитное сопротивление магнитной цепи, состоящей из сердечника, якоря и воздушного зазора б. Следовательно, изменится индуктивность обмотки 2. Поскольку эта обмотка включена на переменное напряжение, ток в обмотке 2 будет определяться ее полным сопротивлением, в которое входит и индуктивное сопротивление. С увеличением воздушного зазора магнитное сопротивление увеличивается, а индуктивность, индуктивное и полное сопротивления уменьшаются (рис. 6.2, а). Следовательно, ток в обмотке увеличивается (рис. 6.2, б). Полагая ток I в обмотке за выходной сигнал датчика, а перемещение х - за входной сигнал, имеем выходную характеристику в виде графика I= f( x)
Найдем выражение, определяющее зависимость тока в обмотке датчика от перемещения. Анализ проведем применительно к конструктивной схеме, показанной на рис. 6.1, а. В этом случае приращение перемещения х всегда равно приращению зазора б, поэтому нам необходимо получить математическую зависимость токаот
Пусть обмотка датчика включена на напряжение питания; где - действующее значение напряжения, - угловая частота, рад/с. По закону Ома, действующее значение тока в обмотке
Рис. 6.2. Характеристики индуктивного датчика |
где - полное сопротивление обмотки датчика, Ом, состоящее из активного R и индуктивного сопротивлений: Индуктивное сопротивление пропорционально индуктивности L и частоте питания : Xl= (Напомним, что) После подстановки имеем
Индуктивность обмотки датчика с числом витков w
Где -магнитный поток сердечника, Вб. Принимаем, что весь магнитный поток проходит через воздушный зазор, т. е. потоки рассеяния отсутствуют. Тогда
Здесь - магнитное сопротивление магнитопровода датчика, Гн. Это сопротивление слагается из сопротивления стали сердечника и якоряи сопротивления воздушного зазора:
Сопротивление воздушного зазора пропорционально удвоенной длине воздушного зазора, поскольку магнитный поток проходит через воздушный зазор дважды:
(6.6)
где- поперечное сечение воздушной части магнитопровода, равное активной площади поперечного сечения сердечника в зоне душного зазора, м 2 ;Гн/м - магнитная проницаемость воздуха.
После подстановки (6.5) и (6.6) в (6.4) получим выражение для магнитного потока:
Выражение для индуктивностиполучаем подстановкой (6.7) в (6.3):
(6.8)
Индуктивное сопротивление обмотки
(6.9)
Анализ формулы (6.10) показывает, что с увеличением воздушного зазора (а следовательно, и перемещения) полное сопротивление уменьшается, стремясь в пределе к величине активного сопротивления обмотки R. Зависимость полного сопротивленияот величины зазора б показана на рис. 6.2, а. Ток в обмотке датчика
Если входным сигналом датчика считать перемещение якоря х от начального положения прив сторону увеличения зазора (по рис. 6.1, а), то формула после заменынапредставляет собой статическую характеристику одинарного индуктивного датчика, т. е.. График статической характеристики показан на рис.6.2, б. Как видно из анализа формулы (6.11) и графика, зависимостьимеет нелинейный характер. Однако на графике можно выделить участок АБ, на котором соблюдается прямая пропорциональность между входным и выходным сигналами. Этот участок называется рабочим, датчик используется именно в диапазоне входных сигналов от до Следовательно, датчик всегда имеет некоторый воздушный зазор, не меньший. В большинстве конструкций индуктивных датчиков магнитопровод ненасыщен и магнитная проницаемость материала сердечника весьма велика. Поэтому магнитное сопротивление воздушного зазора (уже при ) значительно больше магнитного сопротивления стального сердечника, т. е.
Пренебрегая величиной в формуле (6.9), получаем упрощенное выражение для индуктивного сопротивления (с учетом ):
В этом же диапазоне изменения воздушного зазора от до активное сопротивлениезначительно меньше индуктивного сопротивления
Пренебрегая в (6.2) величиной, с учетом (6.12) получаем приближенное выражение статической характеристики индуктивного датчика
(6.13)
где R- коэффициент передачи, определяемый напряжением и частотой питания, конструктивными размерами сердечника и числом витков обмотки датчика;
Таким образом, в некотором диапазоне изменения входного сигналастатическая характеристика индуктивного датчика является линейной с постоянным коэффициентом передачи.
График такой статической характеристики имеет вид прямой линии (штриховая на рис. 6.2, б). Это идеальная характеристика датчика. Реальная характеристика (сплошная линия 2 на рис. 6.2, б) совпадает с идеальной на рабочем участке АБ. Проанализируем причины отклонения реальной характеристики от идеальной.
В зоневоздушный зазор очень мал и его магнитное сопротивление становится соизмеримым с магнитным сопротивлением стальных сердечника и якоря. Реальная характеристика начинается не от нуля, поскольку даже прииндуктивное сопротивление не может быть равно бесконечности. Следовательно, некоторый ток будет протекать по обмотке, выполненной даже на замкнутом магнитопроводе. Для уменьшения значения начального токаиспользуют для сердечника и якоря индуктивного датчика материалы с высоким значением магнитной проницаемости.
В зоне индуктивное сопротивление обмотки уже настолько уменьшается, что становится соизмеримым с активным сопротивлением обмотки, которое и ограничивает нарастание тока. Следует также отметить, что при больших зазорах часть магнитного потока уже не замыкается через якорь, а замыкается непосредственно по воздуху.
На практике диапазон изменения воздушного зазора для индуктивных датчиков по рис. 6.1, а не превышает 4-5 мм. Значительно больший диапазон изменения входного сигнала (перемещения) имеют индуктивные датчики по рис. 6.1, б. Такие датчики имеют близкую к линейной статическую характеристику при перемещениях якоря до 10-15 мм.
Величину начального воздушного зазора (т. е. исходное положение якоря, при котором входной сигнал равен нулю) рекомендуется выбирать в середине линейного участка статической характеристики датчика. Оценим чувствительность индуктивного датчика при включении его в одно плечо мостовой измерительной схемы в качестве переменного сопротивления. Питание моста осуществляется напряжением переменного тока. В этом случае чувствительность представляет собой относительное изменение сопротивления, деленное на приращение величины воздушного зазора:
где-приращение величины воздушного зазора, вызывающее изменение полного сопротивления обмотки датчикана
Пренебрегая имеем. Возьмем производную полного сопротивления по перемещению при
Подставим в (6.15) значение индуктивности из (6.9), пренебрегая:
или, переходя к конечным приращениям,
(6.16)
Поделив (6.16) наполучим выражение для чувствительности:
С увеличением зазора чувствительность датчика резко уменьшается. А при выборе в качестве начальной точки малой величины зазора можно получить большую чувствительность и значительный сигнал разбаланса мостовой схемы, что позволяет в ряде случаев отказаться от использования усилителя на выходе моста. Например, при мм и мм чувствительность и относительное изменение сопротивления т. е. при изменении зазора на 0,1 мм сопротивление датчика изменяется на.
Одним из недостатков одинарного индуктивного датчика является то, что на его якорь действует сила притяжения к сердечнику.
Эта сила вносит погрешность в работу датчика тем большую, чем меньше перестановочное усилие детали, перемещение которой надо измерить. Индуктивный датчик представляет собой электромагнит, тяговая сила которого, как известно из электротехники, пропорциональна производной магнитной энергиипо перемещению:
Знак минус означает, что сила направлена в сторону, соответствующую уменьшению магнитной энергии. Энергия магнитного поля катушки с током
Если сделать те же допущения, что и при выводе уравнения статической характеристики датчика (6.13), то для электромагнитной силы, воздействующей на якорь, можно записать уравнение
(6.20)
Анализ уравнения (6.20) показывает, что в рабочем диапазоне входных перемещений при принятых допущениях электромагнитная сила притяжения не зависит от зазора. Эта сила пропорциональна квадрату напряжения питания и обратно пропорциональна частоте питания. Повышение частоты питания снижает силу притяжения, но ухудшает точность работы датчика, поскольку возрастают потери в стали из-за вихревых токов.
Кроме наличия электромагнитной силы притяжения индуктивные датчики имеют также и другие серьезные недостатки: при изменении знака входного сигнала не меняется знак выходного сигнала (т. е. датчик не является реверсивным); диапазон изменения входного сигнала, при котором сохраняется линейность статической характеристики, невелик.
Указанные недостатки ограничивают область применения одинарных индуктивных датчиков. На практике они нашли применение в качестве бесконтактных датчиков положения и концевых выключателей при управлении механизмами, имеющими значительные перестановочные усилия. В таких схемах автоматики наиболее полно проявляются достоинства одинарных индуктивных датчиков: простота конструкции и высокая надежность.
§ 6.3. Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики
Дифференциальные индуктивные датчики представляют собой совокупность двух одинарных (нереверсивных) датчиков с общим якорем. Предназначены дифференциальные индуктивные датчики для получения реверсивной статической характеристики и для компенсации электромагнитной силы притяжения якоря.
Рассмотрим работу дифференциального индуктивного датчика (рис. 6.3, а), состоящего из двух одинаковых сердечников 1 и 2 с обмотками и расположенного между сердечниками якоря 3, способного перемещаться влево и вправо относительно среднего симметричного положения. Питание дифференциального датчика осуществляется от трансформатора с выводом от средней точки вто-
а) 6)
Рис. 6.3. Дифференциальный индуктивный датчик
ричной обмотки. Сопротивление нагрузки R B включается между этой средней точкой и общей точкой обмоток сердечников 1 и 2. Ток в сопротивлении нагрузки можно представить как алгебраическую сумму двух токов: в левом и правом контурах. Каждый контур состоит из половины вторичной обмотки трансформатора, одинарного индуктивного датчика и сопротивления нагрузки R n , общего для обоих контуров. Рассмотрим направления контурных токов в момент времени, когда во вторичной обмотке трансформатора индуцируется условно положительный полупериод напряжения: плюс - у левого зажима; минус - у правого. Полярность средней точки относительно левого зажима будет минусовая, а относительно правого - плюсовая. Принимая за положительное направление тока во внешней цепи от плюса к минусу, определяем, что ток левого контуранаправлен сверху вниз, а ток правого контура- снизу вверх. Следовательно, эти токи вычитаются, а через нагрузку пойдет разностный ток. В следующий полупериод полярность изменится на противоположную (на рис. 6.3 показана в скобках). Соответственно изменится направление токов в нагрузке, но опять ток в нагрузке будет равен разности токови(их направление показано пунктиром). Очевидно, что каждый из этих контурных токов можно определить по формулам (6.11) или (6.13). При среднем (симметричном) положении якоря 3 индуктивности обмоток 1 и 2 одинаковы. Следовательно, токи I 1 и I 2 равны, разность их равна нулю, выходной сигнал (ток в сопротивлении нагрузки) равен нулю: I u =I 1 -I 2 =0
При перемещении якоря вправо (примем его за положительный входной сигнал) индуктивность L2 возрастает, поскольку воздушный зазор в одинарном индуктивном датчике 2 уменьшается, а индуктивность L 1 убывает, поскольку зазор в датчике 1 увеличивается. Следовательно, I 1 > I 2 и появляется выходной сигнал в виде тока
нагрузки определенной полярности. При перемещении якоря влево (отрицательный входной сигнал) соответственно уменьшается L 2 и увеличивается L 1 , соотношение токов I 1 I 2 и полярность тока нагрузки изменяется. Поскольку речь идет о переменном синусоидальном токе, это означает, что фаза тока изменяется на 180°. Таким образом, статическая характеристика дифференциального датчика (рис. 6.3, б) будет реверсивной, зависящей от знака входного сигнала. А дифференциальным датчик называется потому, что выходной сигнал формируется как разность сигналов двух одинаковых датчиков.
Силы притяжения якоря к сердечникам возникают и в этом случае, но направлены они в противоположные стороны и поэтому почти полностью взаимно компенсируются. Поэтому для перемещения якоря требуется незначительное усилие. Очень важной особенностью дифференциального датчика является равенство нулю выходного сигнала при нулевом входном сигнале. Напомним, что в одинарном датчике выходной сигнал (ток через обмотку) был не равен нулю даже при нулевом воздушном зазоре.
Для получения реверсивной статической характеристики используют и мостовую схему включения индуктивных датчиков (рис. 72 6.4, а, б). Плечи моста образованы обмотками двух сердечников 1 и 2 с индуктивностями соответственно L1 и L2 и двумя постоянными резисторами с сопротивлением R. К одной диагонали моста подводится напряжение питания Uo переменного тока, со второй диагонали снимается выходное напряжение Uвых. Если якорь 3 занимает среднее положение, то индуктивности L1 и L2 одинаковы и мост сбалансирован. Выходное напряжение U вых при этом равно нулю. При отклонении якоря от среднего положения баланс моста нарушается, так как индуктивность одной обмотки увеличивается, а другой - уменьшается. Изменение направления перемещения якоря вызывает изменение фазы выходного напряжения на 180°, т. е. характеристика мостовой схемы индуктивных датчиков является реверсивной (см. рис. 6.3, б).
Повысить чувствительность можно увеличением напряжения питания и снижением величины начального воздушного зазора, т. е. сближением сердечников 1 и 2.
Питание индуктивных датчиков всегда- осуществляется переменным током, но с помощью выпрямительных схем выходной ток может быть и постоянным. Для того чтобы иметь реверсивную характеристику, используют фазочувствительный выпрямитель. Схема реверсивного индуктивного датчика с выходным постоянным
током показана на рис. 6.5. Сердечники на схеме показаны Ш-об-разной формы. Такие сердечники используются чаще, чем П-образ-ные, показанные на предыдущих рисунках, хотя принцип действия одинаков для датчиков с сердечниками разной формы. Выходной сигнал датчика снимается с помощью измерительного трансформатора 1 и подается на одну диагональ выпрямительного моста 3. Опорное напряжение снимается с трансформатора 2 и подается на другую диагональ моста 3. Нагрузка R н включается между средними точками вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2. При фазочувствительном выпрямлении изменение фазы сигнала на 180° приводит к изменению полярности выпрямленного напряжения.
Следует отметить, что при неидентичности одинарных индуктивных датчиков, используемых в дифференциальной или мостовой схемах, возникает остаточное напряжение даже в среднем положении якоря. Это остаточное напряжение сдвинуто по фазе относительно напряжения питания, определяющего фазу полезного
сигнала. Следовательно, остаточное напряжение может быть разложено на две составляющие. Одна составляющая, совпадающая по фазе с полезным сигналом, называется синфазной. Другая составляющая, сдвинутая по фазе на 90° относительно полезного сигнала, называется квадратурной. Остаточное напряжение является напряжением погрешности, и поэтому желательно его скомпенсировать. Синфазную составляющую остаточного напряжения можно скомпенсировать соответствующим перемещением якоря от среднего положения. Одновременно скомпенсировать и синфазное и квадратурное напряжения погрешности таким способом нельзя. Для подавления квадратурной составляющей могут быть использованы фазочувствительные выпрямители, обладающие свойством не пропускать сигналы, сдвинутые по фазе на 90° относительно опорного напряжения.
Реверсивные индуктивные датчики с сердечниками Ш- и П-об-разной формы используются для измерения довольно малых перемещений; они имеют начальный зазор порядка 0,3-1 мм.
Для измерения больших перемещений применяют индуктивные датчики в виде катушки с подвижным внутренним сердечником. Если сердечник полностью введен внутри катушки, на которую намотана обмотка, то ее индуктивное сопротивление максимально, а ток в обмотке имеет минимальное значение. При выводе сердечника из катушки индуктивное сопротивление уменьшается, а ток соответственно увеличивается. Индуктивные датчики в виде катушки с перемещающимся внутри нее сердечником получили название плунжерных датчиков. Их также называют индуктивными датчиками с разомкнутым магнитопроводом, поскольку даже при максимальной индуктивности обмотки основной путь магнитного потока проходит по воздуху. С этой точки зрения рассмотренные выше датчики с обмоткой на неподвижном сердечнике и с перемещающимся якорем называют индуктивными датчиками с замкнутым магнитопроводом.
У плунжерных датчиков есть одна очень важная особенность: они позволяют получить информацию о перемещении из замкнутого, изолированного пространства. Пусть, например, надо измерить уровень какой-либо очень вредной жидкости, пары которой ядовиты, да еще находятся под большим давлением. Тогда катушку / плунжерного датчика (рис. 6.6) надевают на разделительную трубку 3 из нержавеющей немагнитной стали, внутри которой и перемещается сердечник 2 из ферромагнитного материала. Перемещение сердечника изменяет индуктивность катушки, а разделительная трубка не экранирует магнитное поле, поскольку материал трубки имеет очень малую магнитную проницаемость. Таким образом, обмотка датчика, все другие электрические элементы измерительной схемы размещены в обычных, нормальных условиях. В связи с этим про плунжерные датчики говорят, что они позволяют вывести перемещение из замкнутого объема.
В этом основное преимущество плунжерных датчиков перед датчиками с замкнутым магнитопроводом. А вот по чувствительности, мощности выходного сигнала плунжерные датчики уступают индуктивным датчикам с замкнутым магнитопроводом.
С помощью плунжерных датчиков могут быть реализованы такие же дифференциальные и мостовые схемы, какие были рассмотрены выше (см. рис. 6.3, 6.4).
Рассмотрим в качестве примера использование плунжерных датчиков в схеме индуктивного моста (рис. 6.7). Обмотка каждого из двух датчиков А и Б имеет вывод от средней точки. 06-
мотки датчиков соединены друг с другом проводами линии связи. Напряжение питания приложено между средними точками обмоток. Каждая из половин обмоток образует плечо моста переменного тока. Датчик А установлен в передающем приборе, датчик Б - в приемном приборе. При перемещении сердечника датчика А изменяется индуктивное сопротивление каждой из половин его обмотки. Например, при перемещении сердечника вверх возрастает индуктивность L Ai и уменьшается индуктивность L A 2 . Баланс моста нарушается, и по проводам линии связи протекают токи разбаланса I 1 и I 2 . Эти токи, протекая по обмотке датчика Б, вызывают электромагнитную силу, перемещающую сердечник датчика Б. Под действием этой силы сердечник датчика Б устанавливается в такое же положение, что и сердечник датчика А. При этом, естественно, происходит соответствующее изменение индуктивностей L б1 и L б2 . Условием баланса моста является, как известно, равенство произведений сопротивлений противолежащих плеч моста или соответствующих индуктивностей: L A 1 L B 2 = L A 2 L B 2
Схема индуктивного моста позволяет осуществить дистанционную передачу линейных перемещений. Однако усилие на приемной стороне весьма невелико. Например, выпускались приборы с катушками диаметром 65 мм, высотой 135 мм и массой 2,5 кг. При полном ходе в 30 мм обеспечивалось усилие в несколько сан-тиньютон на 1% полного хода сердечника. Такого усилия достаточно лишь для перемещения стрелки в приемном приборе.
Для получения значительно больших усилий схема индуктивного моста используется совместно с усилителем и электродвигателем. Напряжение разбаланса моста снимается с измерительной диагонали моста и подается на вход усилителя, который питает электродвигатель, перемещающий (через редуктор) сердечник датчика Б до тех пор, пока не наступит баланс моста, т. е. =0.
Принцип действия трансформаторных датчиков основан на изменении коэффициента взаимоиндукции обмоток при перемещении якоря. Они относятся к электромагнитным датчикам генераторного типа. ; Магнитные системы трансформаторных датчиков такие же, как и у рассмотренных в предыдущем параграфе индуктивных датчиков. Отличие заключается лишь в том, что добавляется еще обмотка, с которой и снимается выходной сигнал. Благодаря этому в трансформаторных датчиках отсутствует непосредственная электрическая связь между цепью питания и измерительной цепью. Существует связь лишь за счет магнитного поля (трансформаторная связь), что позволяет выбором числа витков выходной обмотки получить любой уровень выходного напряжения.
На рис. 6.8 показан трансформаторный датчик с подвижным якорем. Обмотка возбуждения w 1 питается напряжением U 1 , которое создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Во вторичной обмотке w 2 индуцируется ЭДС E 2 , значение которой зависит от величины воздушного зазора б. Максимальная ЭДС Е 2 получается при =0, поскольку при этом магнитное сопротивление замкнутого магнитопровода минимально и по нему проходит максимальный магнитный поток Ф. С увеличением! уменьшаются магнитный поток и соответствующая ему ЭДС E 2 .
Такой датчик используется для измерения малых линейных пе ремещений, но имеет серьезный недостаток: зависимость ЭДС Е 2 от перемещения якоря х нелинейна и не проходит через нуль.
На рис. 6.9, а показан трансформаторный датчик с поворотной обмоткой. Магнитопровод датчика не подвижен и состоит из ярма 1 и сердечника 2. Обмотка возбуждения w t размещена на ярме 1, запитана переменным напряжением U t и создает в зазоре между ярмом 1 и сердечником 2 переменный магнитный поток Ф, амплитудное значение которого неизменно. В зазоре с равномерным распределением индукции размещена поворотная рамка 3 с
Рис. 6.9. Трансформаторный датчик угловых перемещений
вторичной обмоткой w 2 , в которой индуцируется ЭДС Е 2 , являющаяся выходным сигналом датчика. В зависимости от угла поворота а Е 2 изменяется от нуля (при =0 плоскость рамки размещена вдоль направления магнитного потока) до максимального значения (при =90° плоскость рамки размещена поперек направления магнитного потока, весь магнитный поток сцеплен с витками вторичной обмотки w 2). При изменении знака угла поворота а фаза ЭДС Е 2 изменяется на 180°, т. е. датчик является реверсивным. В некотором диапазоне входного сигнала (угла поворота а) обеспечивается линейная зависимость E 2 = f (). Статическая характеристика трансформаторного датчика с поворотной обмоткой показана на рис. 6.9, б. Такие датчики получили распространение для дистанционных передач показаний различных приборов под названием ферродинамических преобразователей. Недостатком ферродинамических преобразователей является зависимость выходного сигнала от колебаний напряжения и частоты питания.
Если необходимо измерять большие угловые перемещения в одну сторону, то последовательно с вторичной обмоткой включается дополнительная обмотка смещения w см , размещенная на ярме 1. Потокосцепление ее неизменно; следовательно, в ней индуцируется ЭДС Е см с постоянным амплитудным значением. При после довательном соединении обмоток w 2 и w см ЭДС Е 2 и Е см суммируются (с учетом фазы). Результирующая статическая характеристика датчика с обмоткой смещения показана на рис. 6.9, б.
Трансформаторные датчики с входным сигналом в виде углового перемещения часто выполняют в виде электрических микромашин, известных под названием «вращающиеся трансформаторы» (ВТ). На статоре и роторе ВТ размещены по две взаимно перпендикулярные обмотки. Коэффициент взаимоиндукции ста-торных и роторных обмоток изменяется по синусоидальному зако-
Рис. 6.10. Синусно-косинуеный вращающийся Рис. 6.11. Линейный вращающийся трансформатор
трансформатор
ну в зависимости от угла поворота а. В зависимости от схемы соединения обмоток различают синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) и линейные вращающиеся трансформаторы (Л ВТ).
Схема соединения обмоток СКВТ показана на рис. 6.10. Напряжение питания Ui подано на одну обмотку статора. С роторных обмоток снимаются два выходных сигнала U 2 и U 3 , изменяющиеся соответственно по закону синуса и косинуса в функции угла поворота ротора. Если роторные обмотки подключить к каким-нибудь измерительным цепям, то по обмоткам пойдут токи нагрузки. Под влиянием токов нагрузки синусная и косинусная зависимости искажаются. Для устранения таких искажений выполняются так называемые операции симметрирования ВТ, заключающиеся в подборе соответствующих сопротивлений R 1 (первичное симметрирование) и R 2 , R 3 {вторичное симметрирование).
Выходные напряжения вторичных напряжений СКВТ могут быть записаны в виде U 2 = kU 1 sin a; U 3 = kUi cos а. Коэффициент пропорциональности k зависит от соотношения витков w 2 / w 1 = == w 3 / w 1 и при выполнении симметрирования не зависит от угла поворота а (обычно w 2 = w 3).
Схема соединения обмоток ЛВТ показана на рис. 6.11. Зависимость выходного напряжения U 2 от угла поворота ротора имеет вид
Для малых углов а можно принять sin а cosl, и зависимость £/г=/(а) принимает вид
т. е. выходное напряжение имеет линейную зависимость от угла а. Относительная приведенная погрешность ЛВТ при соответствующем выборе обмоточных данных в диапазоне углов а до 50° может не превышать 0,05%.
Для дистанционных передач угловых перемещений широко применяются также электромашинные элементы автоматики - сель-
сины.
ини имеют однофазную об
мотку на статоре и трехфазную
обмотку синхронизации на роторе
(возможно и обратное расположе
ние обмоток). Сельсины могут ра
ботать в индикаторном
и транс
форматорном
режимах. На пере
дающей стороне устанавливается
сельсин-датчик, а на приемной -
сельсин-приемник, который дол
жен автоматически повторять
угол поворота сельсина-датчика.
В индикаторной схеме (рис.
6.12) обмотки возбуждения сель
сина-датчика и сельсина-приемни
ка подключаются к сети перемен-
ного тока, а обмотки синхронизации обоих сельсинов соединяются друг с другом проводами линий связи. ЭДС в каждой из фаз обмотки синхронизаци изменяется пропорционально косинусу угла между осью обмотки возбуждения и осью этой фазы. ЭДС фаз синхронизации датчика, ротор которого повернут на угол а, будут определяться уравнениями
ЭДС фаз синхронизации приемника, ротор которого повернут на угол р, будут определяться уравнениями
Под действием разности этих ЭДС по проводам линии связи между обмотками синхронизации пойдут токи
где k u - постоянный коэффициент, определяемый обмоточными и конструктивными данными сельсина.
Под действием этого момента сельсин-приемник поворачивается в то же положение, что и датчик, поскольку только при вращающий момент становится равным нулю. Вращающий момент воздействует и на вал сельсина-датчика, однако его угол поворота задан механизмом или чувствительным элементом, угловое перемещение которого подлежит контролю. Для сельсинной индикаторной схемы очень важной характеристикой является величина удельного синхронизирующего момента, т. е. момента на 1° рассогласования. Для сельсинов, используемых в промышленности, эта величина составляет (40-50) 10 -4 Нм.
Для повышения вращающего момента используется трансформаторная схема включения сельсинов. В этой схеме обмотка возбуждения сельсина-приемника не подключается к сети, а с нее снимается напряжение, которое пропорционально синусу угла рассогласования. Это напряжение подается на усилитель, который питает электродвигатель, приводящий через редуктор сельсин-приемник в согласованное с сельсином-датчиком положение. Одновременно устанавливается в требуемое положение и нагрузка - тот производственный механизм, угловым перемещением которого требуется управлять на расстоянии. Такие автоматические устройства называются следящими системами: приемник как бы «следитэ за датчиком.
Наряду с контактными сельсинами большое распространение получили бесконтактные сельсины. В контактных сельсинах подключение обмоток ротора во внешнюю цепь осуществляется с помощью контактных колец и щеток. В бесконтактных сельсинах обмотки возбуждения и синхронизации размещены на статоре, а изменение магнитной связи между ними по синусоидальному закону обеспечивается с помощью безобмоточного ротора с неодинаковым магнитным сопротивлением по взаимно перпендикулярным осям. Надежность бесконтактных сельсинов существенно выше, чем контактных.
Трансформаторные датчики, так же как и индуктивные, часто используют с дифференциальной схемой включения обмоток. Если в дифференциальном индуктивном датчике с подвижным якорем использовалось два одинарных индуктивных датчика (см. рис. 6.3), а следовательно, и два сердечника, то в дифференциальном трансформаторном датчике возможно использование общего сердечника.
На рис. 6.13, а показана схема дифференциально-трансформаторного датчика с общим сердечником 1 и подвижным якорем 2, перемещающимися в горизонтальном направлении.
Сердечник Ш-образной формы набирается из тонких (толщиной 0,5 или 0,35 мм) листов электротехнической стали. На среднем сердечнике размещена первичная обмотка w 1 на двух крайних- вторичные обмотки w 2 , которые включены.встречно. Первичная обмотка w 1 включается на напряжение переменного тока и создает магнитный поток Ф. Этот поток проходит через средний стержень и разветвляется в правый и левый сердечники пропорционально магнитным проводимостям зазоров под этими стержнями.
Магнитная проводимость воздушного зазора пропорциональна площади зазора s и обратно пропорциональна его длине При перемещении якоря в горизонтальном направлении (рис. 6.13) изменяется не длина зазора, а его площадь s. При симметричном расположении якоря относительно сердечника магнитная проводимость зазора под левым стержнем сердечника (О]) равна проводимости под правым стержнем (Ga). Следовательно, одинаковы и магнитные потоки в стержнях, и соответствующие им ЭДС во вторичных обмотках: E 1 = E 2 .
Выходной сигнал датчика формируется в виде разности этих ЭДС, которая в данном случае равна нулю. При смещении сердечника под одним стержнем площадь зазора и соответствующая магнитная проводимость возрастают, а под другим - уменьшаются. Например, при перемещении якоря влево G 1 >G 2 и через левый стержень проходит больший магнитный поток, чем через правый. Соответственно ЭДС вторичной обмотки на левом стержне становится больше ЭДС вторичной обмотки правого стержня: E , 1 >E 2 . Выходной сигнал датчика U Вых =Е 1 -Е 2 . При изменении направления смещения
якоря относительно среднего положения фаза выходного сигнала меняется на 180°. Статическая характеристика дифференциально-трансформаторного датчика показана па рис. 6.13, б.
Дифференциалыю-трансформаторпьш датчик плунжерного типа показан на рис. 6.14, а, б. На общем изоляционном каркасе размещены три катушечные обмотки: первичная w 1 и две вторичные w 2 " и w2". Обе вторичные обмотки одинаковы, имеют одно и тоже число витков, намотаны проводом одного и того же диаметра. Внутри катушек перемещается цилиндрический сердечник (плунжер) из ферромагнитного материала. Обмотка w включена на напряжение переменного тока. Выходное напряжение снимается со встречно включенных обмоток w 2 " и w 2 ". При нейтральном (среднем) положении сердечника наведенные во вторичных обмотках ЭДС равны {Е 2 "-Е 2 ") и выходное напряжение U= Е 2 "-Е 2 "=0 При смещении сердечника от среднего положения равенство ЭДС нарушается и появляется выходное напряжение. Например, при перемещении сердечника вверх возрастает Е 2 " и убывает Е 2 ". При перемещении сердечника вниз фаза выходного сигнала изменяется на 180°. Статическая характеристика имеет такой же вид, как и для других конструкций дифференциально-трансформаторных датчиков (см. рис. 6.13, б). Дифференциально-трансформаторный датчик плунжерного типа может быть выполнен с разделительной трубкой (см, рис. 6.6), т. е. позволяет получить выходной сигнал о перемещении из зоны, где могут быть высокая температура, высокое давление или вакуум, вредные пары или излучение и т. п.
Дифференциально-трансформаторные датчики могут работать в широком диапазоне перемещений: от малых долей миллиметра до десятков сантиметров. Они имеют высокую чувствительность, точность и надежность. Для питания датчиков обычно используется сеть с промышленной частотой 50 Гц, но можно использовать и источники повышенной частоты (до 10 кГц), что позволяет повысить чувствительность и коэффициент преобразования.
§ 6.5. Магнитоупругие датчики
Принцип действия магнитоупругих датчиков основан на магнитоупругом эффекте - физическом явлении, проявляющемся в виде изменения магнитной проницаемости ферромагнитного материала в зависимости от механических напряжений в нем. Магнитоупругие датчики используются для измерения силовых параметров: усилий, давлений, крутящих и изгибающих моментов, механических напряжений и т. п.
конструктивно магнитоупругие датчики представляют магни-топровод с одной или несколькими обмотками. Магнитное сопротивление сердечника , где l и 5 - длина и площадь сечения сердечника. Если к сердечнику приложено механическое усилие F, то магнитная проницаемость р изменится. Следовательно, изменятся и магнитное сопротивление сердечника, и индуктивность обмотки на сердечнике. Как видим, есть аналогия с индуктивными датчиками. В индуктивных датчиках также происходит изменение магнитного сопротивления, но за счет длины или сечения воздушного зазора. В магнитоупругих датчиках зазор не нужен, сердечники могут быть замкнутыми.
Так же как и индуктивные датчики, магнитоупругие датчики могут быть использованы в виде одинарных (рис. 6.15, а), трансформаторных (рис. 6.15, б), дифференциально-трансформаторных (рис. 6.15, в).
Зависимость магнитной проницаемости от механических напряжений имеет нелинейный характер. Связано это как с нелинейностью кривой намагничивания, так и с нелинейной зависимостью деформаций от усилия. Нелинейность магнитоупругого эффекта выражена очень сильно. Например, в слабых магнитных полях магнитная проницаемость под действием механических напряжений возрастает, а в сильных полях - уменьшается. Однако при определенных значениях напряженности магнитного поля Н
к линейной зависимость изменения магнитной проницаемости . сердечника от относительной деформации или нормального механического напряжения в зоне линейных деформаций. Наиболее заметен магнитоупругий эффект в пер-маллоевых (железокобальтовых и желе-зоникелевых) сплавах. На рис. 6.16 показана зависимость относительной магнитной проницаемости от изменения механического напряжения . Относительная деформация в зоне упругих деформаций связана с механическим напряжением а через модуль упругости Е:
она может достигать значений 200-300. Зависимость индуктивности от механического напряжения в для магнитоупругого датчика по рис. 6.15, а показана на рис. 6.17.
В магнитоупругих датчиках, используемых в тензометрах, маг-нитопровод имеет отверстия, в которые наматываются обмотки. На рис. 6.18 показан магнитоупругий датчик с взаимно перпендикулярными обмотками. Первичная обмотка, проходящая через отверстия 1 и 2, при отсутствии механической нагрузки (F=0) создает магнитный поток Ф 0 , не сцепленный с витками вторичной обмотки, проходящей через отверстия 3 и 4.
Под действием усилия F в основном изменяется магнитная проницаемость в направлении сжатия, что вызывает поворот вектора магнитной индукции на угол а и одновременно изменение магнитного потока Ф F . Этот поток уже пересекает плоскость вторичной обмотки, на выходе которой появляется ЭДС Е 2 .
Если до приложения усилия магнитный материал был изотропен (имел одинаковые магнитные свойства во всех направлениях), то при наличии усилия материал становится анизотропным. Угол поворота а вектора магнитной индукции достигает 10-12°.
К достоинствам магнитоупругих датчиков следует отнести высокую чувствительность и возможность измерения больших усилий (до нескольких тысяч тонн). В то же время магнитоупругие датчики имеют и следующие серьезные недостатки: 1) наличие температурной погрешности, вызванной влиянием температуры ок-
ружающей среды на магнитные свойства сердечника; 2) наличие погрешности, вызванной влиянием гистерезиса (как магнитного, так и механического, связанного с остаточной деформацией); 3) наличие погрешности, вызванной колебаниями напряжения питания.
Следует отметить, что в магнитоупругих датчиках имеет место и еще одно физическое явление - магнитострикционный эффект. Его действие обратно магнитоупругому эффекту: ферромагнитное тело, помещенное в магнитное поле, изменяет свои геометрические размеры, т. е. в нем появляются механические деформации.
В переменном магнитном поле и деформации будут переменными. А так как знак деформации не зависит от направления магнитного поля, то частота колебаний деформации будет в два раза выше частоты переменного тока. На этом принципе работают, например, магиитострикционные излучатели ультразвуковых колебаний.
§ 6.6. Индукционные датчики
Индукционные датчики предназначены для преобразования скорости линейных и угловых перемещений в ЭДС. Они относятся к датчикам генераторного типа. Принцип действия индук датчиков основан на законе электромагнитной индукции. Выходным сигналом индукционных датчиков является ЭДС, которая пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего витки катушки. Это изменение происходит за счет перемещения катушки в постоянном магнитном поле или за счет вращения ферромагнитного индуктора относительно неподвижной катушки.
Основным отличием индукционных датчиков от индуктивных является то, что в них используется постоянное магнитное поле, а не переменное (питание индуктивных датчиков осуществляется от
сети переменного тока). Постоянное магнитное поле в индукционных датчиках создается двумя способами: постоянными магнитами или катушкой, обтекаемой постоянным током.
На рис. 6.19, а показана схема датчика с обмоткой ш 2 , размещенной в воздушном зазоре, в котором постоянный магнитный поток Ф создается катушкой ш ь включенной на постоянное напряжение . При перемещении катушки в магнитном поле в ней индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости перемещения: Е =
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий
от числа витков w 2 и конструктивных параметров датчика.
На рис. 6.19, б показан датчик, в котором постоянный магнитный поток создается с помощью постоянного магнита с полюсными наконечниками. ЭДС, индуцируемая во вращающейся катушке, пропорциональна скорости вращения й:
В обоих этих датчиках катушки подвижны, поэтому для отвода от них выходного сигнала (ЭДС) необходимы гибкие токоподводы или контактные кольца со щетками.
Индукционный датчик может быть выполнен и другой конструкции: с неподвижной катушкой и вращающимся постоянным магнитом (рис. 6.19, в). Надежность при этом повышается за счет отсут-вия скользящего контакта.
Возможен и другой способ повышения надежности датчика по схеме рис. 6.19, б: и катушка, и постоянный магнит неподвижны, а в зазоре между ними вращается ферромагнитное кольцо с вырезами (рис. 6.19, г) или иной элемент, имеющий существенно разную магнитную проводимость по взаимно перпендикулярным осям. Пои
вращении изменяется поток, пронизывающий плоскость катушки.
В датчиках (рис. 6.19, б, в, г) в качестве выходного сигнала можно использовать частоту ЭДС. Принцип их действия по существу таrой же, как у синхронных генераторов. Для измерения частоты вращения используются и спе-
циальные электрические машины малой мощности - тахогенера-торы.
Тахогенератор постоянного тока (рис. 6.20, а) имеет обмотку возбуждения, создающую при питании постоянным током магнитный поток Ф. При вращении якоря в нем создается ЭДС, пропорциональная частоте вращения n: E= kФ n, где k - постоянная, определяемая конструкцией.
Напомним, что частота вращения п обычно выражается в об/мин и связана со скоростью вращения выражением
С помощью коллектора и щеток выходной сигнал подается на нагрузку в виде выпрямленного напряжения.
Тахогенератор переменного тока (рис. 6.20, б) имеет на статоре две обмотки, сдвинутые одна относительно другой на 90 эл. град. Одна обмотка включается в сеть переменного тока. При вращении ротора, выполненного в виде тонкостенного электропроводящего цилиндра, в другой обмотке наводится переменная ЭДС, которая пропорциональна частоте вращения п. Для повышения температурной стабильности в качестве материала полого ротора используется константан.
Тахогенераторы обладают высокой чувствительностью и мощностью выходного сигнала. Общим недостатком всех генераторных датчиков является зависимость выходного сигнала от сопротивления нагрузки.
Cтраница 1
Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых (доли мм), так и больших (метры) перемещений.
Электромагнитные датчики наиболее широко применяют для определения положения стыка при сварке стыковых соединений без разделки кромок.
Электромагнитный датчик представляет собой катушку от магнитного пускателя типа ПМ-О на напряжение 380 в. Для предупреждения пробоя катушки ее покрывают эпоксидной смолой, оставляя два гибких вывода. Электромагнитный датчик при помощи хомута неподвижно закрепляется на нижнем хоботе сварочной машины и соединяется проводами с индикаторным прибором, который устанавливается на верхней крышке корпуса машины.
Электромагнитный датчик, представленный на фиг.
Простые индуктивные датчики. |
Электромагнитные датчики (индуктивные, трансформаторные, индукционные, магнитоупругие) получили широкое распространение в системах автоматики.
Эквивалентные схемы электромагнитных датчиков. а - дроссельный индуктивный датчик. б - разностный трансформаторный датчик. s - разностный индуктивный датчик. |
Электромагнитные датчики - это прос-стые и надежные конструкции, которые позволяют иногда работать без усилителей или с очень простыми усилительными схемами. Наиболее простые конструкции работают непосредственно от промышленной сети переменного напряжения (например, 50 или 400 Гц), которая может давать большую мощность питания и большую мощность сигнала. Датчики для более высоких частот питания (например, 5 или 50 кГц) предназначены, как правило, в качестве дополнительных приборов в комплексных лабораторных системах для измерения многих механических величин.
Электромагнитные датчики получают информацию о стыке или поверхности изделия в результате изменения параметров магнитного поля, создаваемого самим датчиком.
Электромагнитные датчики регистрируют электромагнитные сигналы ЧР с помощью антенны. Этот метод является одним из самых первых и наиболее удобных методов регистрации ЧР, т.к. обеспечивает дистанционные измерения без подключения к объекту. В последние годы происходит переход к использованию диапазона частот от нескольких сотен мегагерц до нескольких гигагерц. В этом диапазоне частот уровень помех значительно ниже и можно использовать антенны с высокой степенью направленности, обеспечивающие локализацию источника сигналов с точностью до нескольких десятков сантиметров. Эти датчики наиболее чувствительны к дефектам в наружных частях оборудования (таких как вводы и изоляторы), сигналы от дефектов расположенных внутри металлического бака сильно ослабляются.
Электромагнитные датчики (тахометры-частотомеры) с постоянным магнитом являются наиболее надежными в работе, так как не имеют трущихся частей и мало потребляют энергии на свою работу.
Электромагнитные датчики применяются для контроля расхода как чистых электропроводных жидкостей, так и суспензий пульп, содержащих твердые включения, в том числе и неэлектропроводные.
Электромагнитные датчики предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Эти изменения могут заключаться, например, в увеличении или уменьшении магнитного сопротивления RM магнитной цепи датчика при перемещении сердечника. Если перемещается не сердечник, а обмотка, то происходит изменение потокосцепления обмотки. В результате таких перемещений изменяется индуктивность обмотки L или ее взаимоиндуктивность М с обмоткой возбуждения. Поэтому в технической литературе электромагнитные датчики часто называют индуктивными.
1. Введение
2.1 Тепловые датчики
2.4 Терморезисторы
2.5 Датчики давления
2.6 Датчики уровня
2.7 Поплавковый датчик
2.8 Мембранные датчики
2.12 Герконы
2.13 Датчики скорости
2.16 Датчики Холла
2.17 Фотодатчики
4. Литература
Приложение
1. Введение
В процессе работы электрического и технологического оборудования возникает необходимость контролировать происходящие при этом процессы, для этого нужна информация о состоянии и текущих значениях скорости, тока, момента, ЭДС, температуры, давления, уровня жидкости в емкости, положения, освещенности и т.д. Устройства, которые выдают подобную информацию в виде электрических сигналов, называются измерительными преобразователями или датчиками.
Сигнал от датчика подается на устройство сравнения вместе с заданным сигналом, сигнал разности подается на усилитель. Этот усиленный сигнал действует на исполнительный орган, изменяющий состояние регулируемого (контролируемого) объекта.
Датчики классифицируются по следующим признакам. По принципу преобразования электрических и неэлектрических величин в электрические датчики подразделяются на тепловые, датчики давления, уровня, пути, электромагнитные, датчики Холла, фотодатчики; по конструкции - на контактные и бесконтактные; по роду тока и величине напряжения; по току выходного исполнительного органа; по конструктивным особенностям и степени защиты.
В зависимости от вида выходного сигнала датчики подразделяются на генераторные и параметрические. Генераторные датчики под воздействием измеряемого физического параметра вырабатывают электрическую энергию. Параметрические датчики под воздействием измеряемой величины меняют какие-либо электрические параметры (сопротивление, емкость, индуктивность, фазовый сдвиг и др.).
датчик термометр тепловой электрический
2. Устройство и принцип действия датчиков
2.1 Тепловые датчики
Принцип действия тепловых датчиков основан на использовании тепловых процессов (нагрева, охлаждения, теплообмена). Чтобы измерить температуру она преобразуется в промежуточную величину, например в ЭДС, в электрическое сопротивление и другие величины. Из всех существующих способов измерения температуры наиболее широко используются термоэлектрические.
Термоэлектрические явления заключаются в том, что при соединении двух проводов А и В (рис. 1) из разных материалов (термопара) и создании разности температур между точкой соединения Т и точками свободных концов Т0 возникает ЭДС, пропорциональная разности функций температур:
Е (Т1, Т0) = f (T1) - f (T0)
Значение термо-ЭДС зависит от материалов термопары и колеблется от долей до сотен милливольт на 100 0С.
Наряду с термоэлектрическими датчиками температуры применяются терморезистивные датчики, которые называются термометрами сопротивления.
2.2 Термопреобразователи сопротивления
Термопары сопротивления используются для передачи сигнала о температуре объекта на расстоянии от него до показывающего прибора, т.е. для дистанционного измерения температуры. Принцип их работы основан на свойствах материалов изменять удельное сопротивление при изменении температуры (рис. 2). Чувствительный элемент 1 термопреобразователя состоит из проволоки, намотанной на каркас. В зависимости от материала, из которого изготовлена проволока, различают термопреобразователи сопротивления медные (ТСМ) и платиновые (ТСП). Размер каркаса чувствительного элемента равняется 60.100 мм. Он крепится в конце корпуса защитной арматуры. На его другом конце есть зажимы 5 для проводов, которые идут от чувствительного элемента. На корпусе находится штуцер для его крепления на технологическом оборудовании. Термопреобразователи отличаются монтажной длиной расстоянием от штуцера до каркаса, в котором находится чувствительный элемент. Эта длина может изменяться от 80 до 3150 мм. Пределы измеряемой температуры термопреобразователя составляют 200.600°С. Термоэлектрические преобразователи (термопары) служат для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на использовании ЭДС, которая получена от двух спаянных концов проволоки разного металла, если их спай и свободные концы находятся при разных температурах. Термоэлектрические преобразователи обозначаются в зависимости от применяемых сплавов: хромель-копель (ТХК); хромель-алюмель (ТХА); платинородий-платина (ТПП); платинородий (30 % родия) - платинородий (6 % родия) (ТПР). Термоэлектрический преобразователь устроен так же, как и термопреобразователь сопротивления. Длина его монтажной части достигает 10 м, пределы измеряемой температуры 60.1800 ос. Особенность использования термоэлектрических преобразователей заключается в необходимости компенсации температуры холодных концов спая. Если температура холодных концов, равная температуре окружающего воздуха, будет изменяться, а температура измеряемой среды останется неизменной, то значения термо-ЭДС будут также изменяться. Неизменность показаний прибора достигается благодаря электрической компенсации влияния температуры в месте установки прибора, воспринимающего термо-ЭДС. Для этого термоэлектрический преобразователь при - соединяют к вторичному прибору специальными компенсационными проводами (табл. 1)
Таблица 1 Характеристика термоэлектродных проводов Обозначение проводаРасцветка изоляции жилМатериал проводаТип термопреобразователяположительныйотрицательныйМКрасная КоричневаяМедьКонстантанТХАПКрасная ЗелёнаяМедьСплав ТПТППХКФиолетовая ЖёлтаяХромельКопельТХК 2.3 Манометрические термометры
Эти приборы используются для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на существовании зависимости между температурой и давлением жидкости или газа при постоянном объеме. Прибор состоит из термобаллона 6, соединенного капилляром 5 с вторичным прибором - манометром (рис. 3). Капилляр в манометре соединяется с трубчатой пружиной, которая скручивается или раскручивается в зависимости от давления жидкости или газа в системе манометра, зависящего от температуры измеряемой среды, куда помещен термобаллон. Пружина действует на механизм манометра, который влияет на показывающие и регулирующие устройства (стрелки, самописцы, контакты). Манометрические термометры бывают газовые, жидкостные и конденсационные, самопишущие, сигнализирующие и показывающие. К показывающим термометрам относятся газовые типа ТКЛ-100. Пределы измерения различных типов приборов составляют 50.600°С, длина капилляра - 1,6.40 м.
2.4 Терморезисторы
Широко применяются в устройствах автоматики. Их встраивают в обмотки электродвигателей, если используется устройство температурной защиты, они являются датчиками в регуляторах температуры. Биметаллические элементы являются датчиками температуры. Принцип их действия основан на свойстве пластинки, сваренной из двух разных металлов, изгибаться вследствие различного удлинения этих металлов при нагревании. Биметаллические элементы применяются в приборах для регулирования температуры различных сред, в промышленных установках и бытовых приборах, в аппаратах защиты - тепловых реле и тепловых элементах расцепителей автоматических включателей.
2.5 Датчики давления
Применяются для измерения давления в различных средах (Электроконтактные манометры). Чувствительными элементами манометров являются плоские или гофрированные мембраны, мембранные коробки, сильфоны и различные манометрические пружины (рис. 4). В схемах автоматики используются электроконтактные манометры типов ЭКМ-1У, ЭКМ-2У, ВЭ-16Рб, пределы, измерения которых составляют 0,1.160 МПа. Схема электроконтактного манометра показана на рис. 4.
2.6 Датчики уровня
Служат для контроля уровня жидкостей в резервуарах и подачи сигналов о регулировании этого уровня. Такие датчики бывают электродные, поплавковые и мембранные. Электродный датчик используется для контроля уровня электропроводных жидкостей. Он имеет короткий 1 электрод и два длинных 2, 3, которые укреплены в коробке зажимов (рис.5). Короткий электрод является контактом верхнего уровня жидкости, а длинный - нижнего уровня. Датчик соединяется проводами со станцией управления двигателем насоса. Когда вода касается короткого электрода, это приводит к отключению пуска - теля насоса. Снижение уровня воды, когда он становится ниже длинного электрода, дает команду на включение насоса. Электроды датчика включены в цепь катушки промежуточного реле К, которое включается во вторичную обмотку понижающего трансформатора напряжением 12 В. При повышении уровня жидкости в резервуаре до уровня короткого электрода 1, образуется электрическая цепь: вторичная обмотка трансформатора - катушка реле К - электрод 1 - жидкость - электрод 2. Реле срабатывает и становится на самопитание через свой контакт К и электрод 3, при этом контакты 6 реле дают команду на отключение электродвигателя насоса. При снижении уровня жидкости, когда он становится ниже уровня электрода 3, реле отключается и включает электродвигатель насоса.
2.7 Поплавковый датчик
Применяется в отапливаемых помещениях для контроля уровня неагрессивных жидкостей. На рис.6 показано схематическое устройство реле. В резервуар 10 погружается поплавок 1, подвешенный на гибком контакте через блок 3 и уравновешенный грузом 6. На контакте закреплены упоры 2 и 5, которые при предельных уровнях жидкости в резервуаре поворачивают коромысло 4 контактного устройства 8. При поворотах коромысло замыкает соответственно контакты 7 или 9, включающие или отключающие электродвигатель насоса.
2.8 Мембранные датчики
Для определения уровня сыпучих материалов в бункерах используются мембранные датчики уровня, которые крепятся в отверстии стенки бункера. В них мембрана воздействует на контакты, замыкая или размыкая цепь управления загрузочными или разгрузочными устройствами. Датчики пути и положения рабочих органов обеспечивают создание управляющих сигналов в зависимости от пройденного пути или положения рабочих органов управляемого объекта.
2.9 Электроконтактные датчики
Представляют собой конечные, путевые выключатели, микропереключатели. Они кинематически связаны с рабочими механизмами и управляющим приводом в зависимости от пути, пройденного рабочим механизмом. Выключатель, ограничивающий ход рабочего механизма, называется конечным выключателем. Путевые выключатели могут координировать работу нескольких приводов, производя их пуск, останов, изменяя скорость в зависимости от положения, которое занимает механизм рабочей машины. Принцип действия датчиков основан на том, что их устанавливаю на неподвижных частях рабочих органов в определенно положении, а движущиеся рабочие органы, на которых укреплен кулачки, достигнув заданного положения, воздействуют на датчики, вызывая их срабатывание. По характеру перемещения измерительного (подвижного) органа выключатели подразделяются на нажимные, когда шток совершает прямолинейное движение (рис.7), и рычажные, когда движение передается через устройство в виде рычага, которые поворачивается на некоторый угол (рис.8). Выключатели, у которых срабатывание контактов зависит от скорости движения упора, называются выключателями простого действия, а те, у которых переключение не зависит от скорости движения упора, называются моментными. Нажимные выключатели выпускают в основном простого действия (рис.7). Выключатель состоит из основания 1, шток 4, опирающегося на сферическую поверхность втулки 7, неподвижных контактов 6, несущей мостики - подвижных контактов 5. Для более надежного включения подвижные контакты 5 и неподвижные 6 поджимаются пружиной 2. При воздействии усилия шток 4 перемещается, и контактные мостики переключают, т.е. отключают размыкающие контакты и включают замыкающие. 2.10 Электромагнитные датчики
(Преобразователи) широко используются для измерения различных физических величин. Разновидность этих датчиков являются индуктивные преобразователи, созданные на основе принципа изменения индуктивности электромагнитной катушки в зависимости от сопротивления магнитно цепи. На рис.9 приведена схема однообмоточного датчик линейных перемещений. При перемещении подвижного сердечник 3 относительно неподвижного 2 изменяется воздушный зазор б. Это приводит к изменению магнитного сопротивления цепи и, следовательно, индуктивной составляющей сопротивления обмотки 1. Между индуктивным сопротивлением обмотки и величиной воздушного зазора существует функциональная зависимость
если пренебречь магнитным сопротивлением стали.
2.11 Бесконтактные путевые выключатели
В схемах управления электроприводами станков, механизмов и машин применяются преобразователи пути, которые работают без механического воздействия со стороны движущегося упора. Широкое распространение получили бесконтактные переключатели щелевого типа с транзисторными усилителями, работающими в генераторном режиме. На рис.10, а показан общий вид переключателя типа ВВК-24. Его магнитопровод, размещенный в корпусе 4, состоит из ферритовых сердечников 1 и 2 с воздушным зазором шириной 5.6 мм между ними. В сердечнике 1 находится первичная обмотка Wk и обмотка положительной обратной связи Wп. с., в сердечнике 2 - обмотка отрицательной обратной связи Wо. с. Такой магнитопровод исключает влияние внешних магнитных полей. Катушки обратной связи включены последовательно встречно. В качестве переключающего элемента используется алюминиевый лепесток (пластинка) 3 толщиной до 3 мм, который может перемещаться в щели (в воздушном зазоре) магнитной системы датчика. Если лепесток находится вне сердечника, то разность напряжений, индуктируемых в обмотках Wп. с. и Wо. с., будет положительной - транзистор VT1 закрыт и генерация незатухающих колебаний в контуре Wk - С3 (рис.10,6) не возникает. При введении лепестка в щель датчика взаимосвязь между катушками Wk и ослабляется (поэтому лепесток еще называют экраном), на базу транзистора VT1 подается отрицательное напряжение, и он открывается. В контуре Wk - СЗ возникает генерация и появляется переменный ток, который индуктирует ЭДС в катушке Wп. с. в цепи базы транзистора VT1 в которой происходит детектирование переменной составляющей тока базы. Транзистор открывается, вызывая срабатывание реле К.
Для стабилизации работы транзистора, при колебании температуры и напряжения, служит нелинейный делитель напряжения, который состоит из линейного элемента R1, полупроводникового терморезистора R2 и диода VD2. Погрешность срабатывания составляет 1.1,3 мм, напряжение питания переключателя БВК-24 - 24 В. Переключатель отличается высокой надежностью, большой допустимой частотой срабатывания и быстродействием. Основными элементами бесконтактного путевого переключателя типа БСП-11 (рис.11) являются трансформаторный датчик и полупроводниковый триггер с одним устойчивым состоянием. На сердечниках 1 и 2 магнитной системы размещены встреч - но включенные вторичные обмотки W1 и W2. На оба сердечника намотана первичная обмотка W3. Магнитная цепь обмоток W2 - W3 замыкается перемещаемым якорем 3, а магнитная цепь обмоток W2 - W3 замкнута магнитной пластинкой 4 постоянно. При разомкнутой цепи обмоток W3 - W1ток первичной обмотки наводит переменную ЭДС Е1 в обмотке W1, одна половина которой в точке А создает положительный потенциал, когда напряжение на коллекторе транзистора VT1 и на базе транзистора VT2 отрицательное. Транзистор VTI закрыт, а VT2 открыт. Напряжение на выходе практически равно нулю, поскольку транзистор VT2 шунтирует выходную цепь. Когда якорь 3 передвинется и замкнет цепь обмоток W2 - W3, обмотке W2 будет наведена переменная ЭДС Е2, которая уравновешивает ЭДС Е1. При этом положительный потенциал в точке А исчезнет, транзистор VТI откроется, а VТ2 - закроется, и на выходе схемы появится напряжение. Бесконтактный путевой переключатель БСП-11 смонтирован в пластмассовом корпусе.
2.12 Герконы
Магнитоуправляемые контакты впаяны в стеклянную колбу, заполненную азотом или инертным газом, т.е. изолированы от внешней среды (герметизированы), поэтому сокращенно их называют герконами, что значит "герметизированные контакты". Контакты 1 (рис.12) изготавливают из сплава железа с никелем. Если к стеклянной колбе 3 геркона поднести постоянный магнит 5 с полюсами М и В (рис.12, б), то контакты 1 намагничиваются и притягиваются друг к другу. При перемещении магнита на некоторое расстояние контакты разомкнутся. Герконовое электромагнитное реле. Если вместо постоянного магнита на стеклянной колбе 3 геркона расположить обмотку управления постоянного тока 4 (рис.12, а), то при включении реле по катушке будет протекать ток, образуется магнитное поле, которое намагничивает контакты 1. В результате они будут притягиваться, друг к другу и при этом замкнут цепь управления. Герконы и герконовые реле отличаются малыми габаритами, незначительной массой, высокими быстродействием и надежностью, виброустойчивостью, стабильностью контактного сопротивления.
2.13 Датчики скорости
Для получения информации о частоте вращения электродвигателя используются тахогенераторы постоянного и переменного тока, которые преобразуют механическое вращение вала в электрический сигнал.
2.14 Тахогенераторы постоянного тока
Представляют собой небольшие генераторы постоянного тока с независимым возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов. (рис.13, а) Они устроены так же, как и обычные машины постоянного тока. Основной характеристикой тахогенераторов является зависимость выходного напряжения Uвых от угловой скорости w:вых=kТГw Схема асинхронного тахогенератора переменного тока показана на рис.13, б. Устройство таких тахогенераторов не отличается от устройства асинхронного однофазного двигателя. Для измерения частоты вращения вал двигателя механически соединяется с валом тахогенератора посредством передачи или встраиваются в машины.
2.15 Электромеханическое реле контроля скорости
Реле контроля скорости (РКС) используется, как датчик скорости и предназначено для работы в схемах торможения электродвигателей, чтобы отключить двигатель от сети после снижения скорости до нуля. Реле работает по принципу асинхронного двигателя. С валом электродвигателя, частоту вращения которого необходимо контролировать, связан постоянный магнит 3 датчика (рис. 14) через валик 4. Постоянный магнит помещен внутри алюминиевого цилиндра 2, имеющего обмотку в виде беличьей клетки. При вращении ротора двигателя и тем самым магнита 3 уже при небольших скоростях на цилиндр 2 начинает воздействовать вращающий момент, под действием которого он поворачивается и обеспечивает с помощью упора 8 переключение контактов 10. При скорости двигателя, близкой к нулю, цилиндр переходит в среднее положение, и контактная система возвращается в исходное состояние. 2.16 Датчики Холла
Датчики Холла созданы на основе эффекта Холла - электромагнитном эффекте, в основу которого положено отклонение движущихся электронов в магнитном поле. В магнитном поле на движущиеся электроны воздействует сила, вектор которой действует перпендикулярно направлению как магнитной, так и электрической составляющих поля. Если внести в магнитное поле с индукцией В (рис 15, а) полупроводниковую пластинку (например, из арсенида индия или антимонида индия), через которую протекает электрический ток, то на боковых сторонах перпендикулярно направлению тока возникает разность потенциалов. Напряжение Холла (ЭДС Холла) пропорционально току и магнитной индукции. Датчик состоит из постоянного магнита 2, пластины полупроводника 1 (рис.15, б) и интегральной микросхемы. Между пластинкой и магнитом имеется зазор. В зазоре датчика находится стальной экран 3. Когда в зазоре нет экрана 3, то на пластинку 1 полупроводника действует магнитное поле и с нее снимается разность потенциалов. Если в зазоре находится экран, то магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластинку не действуют. В этом случае разность потенциалов на пластинке не возникает.
2.17 Фотодатчики
В схемах электроавтоматики широко применяются фотодатчики с раздельной установкой излучателя 1 и приемника 2 (рис. 16, а) или совмещенной установкой излучателя 1 и приемника 2 в одном корпусе (рис.16, б), преобразующие энергию света в электрический сигнал. Срабатывание фотодатчика происходит при пересечении светового луча каким-либо предметом. Фотодатчики используют в схемах защиты, которые обеспечивают отключение установки при попадании в опасную зону обслуживающего персонала, для подсчета деталей, контроля целостности режущего инструмента и т.д. Фотореле разрабатываются на базе фотоэлементов и применяются для управления наружным освещением улиц, площадей, территорий предприятий. Реле времени. В качестве датчиков времени могут использоваться реле времени различной конструкции.
2.18 Электромагнитное реле времени
Постоянного тока реле состоит из неподвижной части магнитопровода 2 (рис 17) и подвижной части магнитной системы (якорь 6). На неподвижной части магнитопровода установлена катушка 1. Реле имеет неподвижные контакты 8 и подвижные 9, укрепленные на подвижной части. Реле включается, как и электромагнитное реле, без выдержки времени. При подаче напряжения на катушку реле 1 якорь 6 притягивается к сердечнику 2. Выдержка времени обеспечивается за счет замедления возврата якоря в исходное положение при отключении напряжения с катушки. Замедление обеспечивает медная гильза 3, которая и создает выдержку времени. Спадающий магнитный поток создает в гильзе по закону Ленца ЭДС и ток, направленный таким образом, что поток, создаваемый гильзой, препятствует уменьшению магнитного потока в магнитопроводе. Замедленное уменьшение потока создает выдержку времени при отпускании якоря 6. Наличие медной гильзы замедляет уменьшение магнитного потока, т.е. якорь на некоторое время удерживается на сердечнике магнитопровода, а затем отклоняется, следовательно, происходит и переключение контактов реле с выдержкой времени. Выдержка времени регулируется ступенчато количеством или размером гильз, насаженных на магнитопровод, а также размерами немагнитной прокладки 7 определенной толщины, закрепленной на якоре 6 (уменьшение толщины прокладки вызывает увеличение выдержки реле и наоборот). Предусмотрена и плавная регулировка за счет изменения натяжения пружины 4 с помощью гайки 5. Чем меньше затянута пружина, тем больше выдержка времени и наоборот. Выпускаются несколько типов электромагнитных реле времени. Реле РЭВ 811. РЭВ 818 обеспечивают выдержку времени 0,25.5,5 с. Изготавливают с катушками, рассчитанными на напряжение постоянного тока 12, 24, 48, 110, 220 В.
2.19 Пневматическое реле времени
Состоит из электромагнита, пневматического демпфера замедлителя и микропереключателя. При подач напряжения, на катушку 3, якорь - электромагнит 4, двигаясь по направляющим 2, втягивается внутрь катушки и освобождает хвостовик 5, связанный с диафрагмой 10. Нижняя полость 7 диафрагм свободно сообщается с атмосферой, а верхняя полость 11 - через регулируемо отверстие (дроссель 14 и выпускного клапана 8). В связи е этим скорость перемещения хвостовика зависит от сечения дросселя, так как через него поступает воздух из воздушно камеры 12 (через отверстие 14) в верхнюю полость диафрагмы. Сечение дросселя регулируется с помощью иглы 13 и гайки 15, причем, чем больше сечение дросселя, тем меньше выдержка времени реле. Переключение контактов происходит в тот момент, когда хвостовик опускается в крайнее нижнее положение и рычагом 17 нажимает кнопку переключателя 16. Типа РВП 72 (рис.18)
2.20 Электронные реле времени
В схемахэтих реле используются полупроводниковые элементы (транзисторы). Выдержка времени реле определяется временем заряда или разряда конденсаторов.
В исходном положении контакт К замкнут, конденсатор С будет заряжаться с полярностью, показанной на рис. 19. Команда на начало отсчета времени подается при размыкании управляющего контакта К. После этого конденсатор С начинает разряжаться через резистор R2 переход эмиттер-база транзистора VT2 отрицательного потенциала. Транзистор откроется, по обмотке реле KV начнет протекать ток, оно сработает и переключит контакты. Отсчёт времени закончится. Выдержка времени реле определяется временем разряда конденсатора С, которое зависит от величины его емкости и сопротивления резистора R2. Регулируя эти величины, можно установить необходимую выдержку времени реле. Выпускаются электронные реле времени серий ВЛ46, ВЛ56, которые обеспечивают выдержку времени 0,1.10 мин. В качестве датчиков тока и напряжения используются реле тока и напряжения. Их катушки включаются непосредственно в цепь контролируемого электроприемника (двигателя). В некоторых схемах реле включаются с трансформаторами тока и напряжения, что позволяет отделить цепи управления от силовых цепей. Когда ток достигнет уровня срабатывания или отпускания реле, происходит соответствующее переключение контактов в цепи управления двигателем. Реле тока реализуют минимально - и максимально-токовую защиту электродвигателей, систем электроснабжения промышленных предприятий. Реле напряжения используются как реле минимального напряжения. При снижении напряжения сети на 50.60 % от номинального или при полном его исчезновении реле отключается и своими контактами отключает питание системы управления. 4. Литература
Правила устройства электроустановок. - М.: Главгосэнергонадзор, 1998. Чинухин А.А. Электрические аппараты. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. Пижурин А.А. Электрооборудование и электроснабжение лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий. - 2-еизд., перераб. И доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. Шихин А.Я., Белоусов Н.М., Пухляков Ю.Х. и др. Электротехника/ Под ред.А.Я. Шихина. - М.: Высшая школа, 1988. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций подстанций. 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. Саримов Р.А. Справочник электрика. - М.: КуБК - а, 1997. Москаленко В.В. Электрический привод. - М.: Высшая школа, 1991. Атабеков В.Б. Ремонт электрооборудования промышленных предприятий. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Высшая школа, 1979. Вернер В.В. Электромантер-ремонтник. - 7-е изд., перераб. И доп. - М.: Высшая школа, 1987. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электрические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1990. Усатенко С.Т., Коченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. - М.: Издательство стандартов, 1989. Приложение
Рис.3. Схема манометрического термометра:
Манометрическая пружина; 2
- стрелка; 3
- ось; 4
- поводок;
5
- капилляр; 6
- термобаллон.
Рис 4. Схема электроконтактного манометра:
Стрелка; 2
- шкала; 3
- зажимы выводов;
4
- контакты подвижные.
1
- поплавок; 2,5
- упоры; 3
- блок; 4
- коромысло; 6
- груз;
7
- контакт; 8
- контактное устройство; 9
- контакт; 10
- резервуар.
Тахометрические датчики
С одной стороны, и скорость и ускорение, с другой, позволяют определять скорость путем обработки сигналов датчиков каждой из этих двух величин.
Устройство. Принцип действия. Элементами устройства генератора являются.