
- •1. Фізичні основи роботи перетворювачів інформації
- •§ 1.1. Класифікація і характеристики перетворювачів інформації
- •§ 1.2. Перетворювачі, в яких вихідним сигналом с механічне переміщення (лінійне, обертальне)
- •§ 1.3. Перетворювачі, де вихідним сигналом є тиск газу або рідини
- •§ 1.4. Перетворювачі з термічною величиною на виході
- •§ 1.5. Перетворювачі, де вихідним сигналом с електрична величина
- •§ 1.6. Комбіновані перетворювачі
§ 1.6. Комбіновані перетворювачі
Можливе об'єднання розглянутих вище простих перетворювачів інформації у складніші пристрої — комбіновані перетворювачі. Особливо це стосується перетворювачів, у яких вихідним сигналом є механічне переміщення: до таких первинних перетворювачів підключаються вторинні, що перетворюють механічне переміщення на електричний сигнал (для цього найчастіше використовуються перетворювачі контактні, реостатні, індуктивні або трансформаторні).
Комбіновані вимірювальні перетворювачі називаються датчиками.
Об'єднання
вимірювального поплавкового перетворювача
з контактним показано на рис. 1.95 (1—
поплавок, 2
—
важіль, 3
—
противага,
та
—
контакти). Якщо рівень рідини низький,
то замкнуто
;
у разі підвищення рівня замикається
.
Контактний манометр, що поєднує мембранний перетворювач з контактним, зображено на рис. 1.96 (1 — мембрана, 2 — пружина, З—шток, 4 — важіль, 5 — рухомий контакт, 6 — нерухомий контакт). При певному значенні тиску прогин мембрани призводить до замикання контактних пластин 5 та 6.
Контактний
термометр, що поєднує рідинний ртутний
термометр з контактним перетворювачем,
показано на рис. 1.97: при температурі
стовпчик
ртуті видовжується так, що замикає коло
між А
та
В.
Дилатометричне реле зображено на рис. 1.98: при підвищенні температури термоактивний стакан 5 подовжується, термопасивні пластини 4 та 3 витягуються, і контакти 1 та 2 розмикаються.
На рис. 1.99 показано електромагнітне реле постійного струму, яке є сполученням електромагнітного перетворювача (з поворотним якорем) і контактного пристрою. При проходженні струму по котушці 7 у магнітопроводі, що складається з осердя 6 та якоря 1, виникає магнітний потік, якір притягується до осердя, контактна група 4, 5 розмикається (розмикаючий контакт), а контактна група 2, 3 замикається (замикаючий контакт). На принципових електричних схемах механічний зв'язок між електромагнітним приводом та контактами не вказується.
На рис. 1.100 показано електромагнітне реле поляризоване (1— рухомий контакт, 2 та 3 — нерухомі контакти, 4 — якір, 5 — осердя). Якщо на затискач А підключити «плюс», на В — «мінус», то верхній кінець якоря намагнічується як N і тому переміщується праворуч; при цьому замикаються контакти 1 та 3. При протилежному напрямі струму в котушці контакт 1 замикається з контактом 2. (Чорні точки на рис. 1.100,б означають, що при подаванні «плюса» на той кінець обмотки, який позначений чорною точкою, рухомий контакт замкнеться з тим нерухомим, який теж відмічено чорною точкою.)
Рис. 1.98
Рис. 1.97
Рис. 1.99
Рис. 1.95
Рис. 1.96
Рис. 101
Рис. 1.100
На рис. 1.101 реостатний перетворювач підключено на виході манометричного трубчастого перетворювача 3 (зростання тиску газу на вході трубчастого перетворювача повертає зубчастий сектор 1 за годинниковою стрілкою, зубчасте колесо 2 обертається проти годинникової стрілки, повзун подільника напруги переміщується зліва направо).
На рис. 1.102 на виході сильфона 1 через важіль 2 підключено диференціальний соленоїдний індуктивний перетворювач 3. Збільшення тиску газу обертає важіль за годинниковою стрілкою, якір індуктивного перетворювача переміщується вниз, індуктивність його нижньої котушки зростає, верхньої — зменшується.
На рис. 1.103 трансформаторний перетворювач з поворотною котушкою підключено на виході поплавкового перетворювача. При певному рівні рідини, який можна вважати нормальним, вторинна котушка займає таке положення, як на рисунку: при такому положенні магнітний потік первинної котушки не пронизує площину вторинної котушки, і вторинна напруга дорівнює нулю. При відхиленні рівня рідини від норми вторинна котушка повертається у той чи інший бік (за годинниковою стрілкою — при підвищенні рівня рідини, у протилежному напрямі — при зниженні рівня), і на виході трансформаторного перетворювача з'являється вторинна напруга тієї самої чи протилежної фази.
На рис. 1.104 зображено поєднання ротаметра (2 — поплавок, 3—конічна трубка) з диференціальним соленоїдним трансформаторним перетворювачем 1: збільшення витрати рідини примушує поплавок переміщуватися угору, якір трансформаторного перетворювача теж рухається угору, і різницева напруга U = U1 −U2 збільшується.
На
рис. 1.105 зображено складний перетворювач
ДСП (Державної системи приладів) для
перетворення механічного сигналу на
постійний електричний струм Iвих,
який змінюється в межах 0...20 мА при зміні
вхідного зусилля
від нуля до номінального значення.
Зусилля через важіль 1 примушує якір 2 диференціального трансформаторного перетворювача відходити від середнього положення. Оскільки до цього значення обох вторинних напруг були однакові, на виході перетворювача напруга дорівнювала нулю; але при зміщенні якоря від середнього положення на виході котушок з'являється напруга нерівноваги, яка підсилюється за допомогою підсилювача 3 і випрямляється перетворювачем 4 змінного струму на постійний. Підсилений постійний струм проходить через обмотку магнітоелектричного перетворювача 5 з лінійним переміщенням котушки (див. рис. 1.28); взаємодія цього струму з магнітним полем постійного магніту створює зусилля, спрямоване назустріч зусиллю , перешкоджаючи дальшому переміщенню важеля 1. При цьому чим більше значення , тим більше буде і значення сили струму Івих, тобто сила струму /вих зростає пропорційно зусиллю . Отже, цей пристрій забезпечує перетворення механічного зусилля на постійний струм Івих.
Рис. 1.102
Рис. 1.103
Рис. 1.104
Рис. 1.105