Ёмкостные преобразователи.

Емкостные преобразователи могут измерять очень малые перемещения до мм, например уровень жидкости в цистернах на судне. Емкостные преобразователи, как и индуктивные, работают на переменном токе. Причем индуктивные на низких частотах, а емкостные в большинстве случаев — на частотах выше 1 кГц. Емкостный преобразователь с переменным расстоянием между пластинами — это обычный плоский конденсатор (рис. 11.5, а). Известно, что емкость, Ф,

где s — диэлектрическая проницаемость, Ф/м; d — расстояние между пластинами, м;

S — площадь перекрытия обкладок, м2.

В емкостном преобразователе с переменной площадью пластин (рис. 11.5, б) поворотом подвижных пластин относительно неподвижных меняется активная площадь пластин, т. е. меняется емкость.

Рис. 11.5. Емкостные преобразователи:

а —• с переменным расстоянием между пластинами; б — с переменной площадью пластин;

в — с переменной диэлектрической средой

Преобразователь с переменной диэлектрической средой (рис. 11.5, в) представляет собой конденсатор, образованный трубой 3 и стержнем 2, которые отделены от заполняющей трубу жидкости диэлектриком 1. Воздух и жидкость имеют различную диэлектрическую проницаемость, поэтому при изменении их соотношений в трубе меняется электрическая

емкость. Эти преобразователи применяют на судах для контроля уровня жидкости в танках, цистернах.

Пьезоэлектрические преобразователи генераторного типа.

Работа их основана на пьезоэлектрическом эффекте, свойственном некоторым кристаллам. Изготавливают их обычно из кварца или турмалина. Из кристалла вырезают ориентированные по отношению к осям кристалла пластины в форме цилиндров или параллелепипедов, которые помещают

между металлическими электродами (выводами). При давлении на пластину в направлении оси кристалла на его поверхностях появляются заряды, количество которых пропорционально давлению (рис. 11.6). Из-за малого значения заряда одной пластины преобразователь набирают из нескольких пластин 1, включенных параллельно с соблюдением полярности. Действие

усилия Р изменяет значение заряда. Появляющийся ток поступает на усилитель 2, а затем на измерительный прибор ИП. Пьезоэлектрические преобразователи применяют в основном для измерения быстропротекающих процессов, при которых утечка заряда имеет малое значение, а также для измерения давления газов в двигателях внутренне-

го сгорания и для других целей.

Рис 11.6 Пьезоэлектрический преобразователь.

Фотоэлектрические преобразователи.

Работают такие преобразователи в оптическом диапазоне электромагнитного излучения. Они преобразуют световой поток в электрический сигнал. Достоинствами таких преобразователей являются высокое быстродействие и точность. Их применяют в системах релейной автоматики и в непрерывных системах регулирования. Например, в судовых САР фотоэлектрические преобразователи применяют в автоматике котельной установки. Их используют как фотоэлектронные реле, фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы. Фотоэлектронные реле широко применяют в разнообразных схемах автоматики для бесконтактного измерения геометрических размеров изделий, линейных и угловых перемещений. Принцип действия фоторезистора основан на изменении его сопротивления, а следовательно, и тока, протекающего через него, при изменении площади светового пятна, падающего на активную часть фоторезистора.

В различных схемах фототранзистор включается как обычный транзистор, а также как диод со свободной базой, эмиттером или коллектором.

Рассмотрим принцип работы дифференциальной схемы фотоэлектрического преобразователя (рис. 11.7). Электромагнитное реле, являющееся потребителем преобразователя, включено между коллекторами VT1 и VT2, работающими в схемах с общим эмиттером. Ток, протекающий через обмотку реле, пропорционален разности световых потоков

Ф1 и Ф2. Балансировка преобразователя при равной освещенности VT1 и VT2 производится потенциометром R.

Рис. 11.7. Схема фотоэлектрического

преобразователя на фототранзисторах