2.3.1.Пневматические дистанционные передачи

Одна из таких пе­редач показана на рис. 2.6. Она состоит из первичного при­бора 1, включающего устройство для получения пневматического выходного сигнала, канала связи III и вторичного прибора II. Первичными приборами могут быть манометр, вакуумметр, мановакуумметр и др.

И зменение измеряемого давления, поступающего во внутрен­нюю полость трубчатой пружины 1, вызывает перемещение свободного конца, которое пре­образуется посредством переда­точного механизма в движение стрелки 2 относительно шкалы 3. Одновременно перемещение конца трубчатой пружины пере­дается па заслонку 12 пневмо-преобразователя посредством тяги 4, рычажного механизма 9 и цилиндрической пружины 10. Заслонка перемещается относи­тельно сопла 11. Питающий воз­дух под давлением 140 кПа, контролируемым манометром 6, направляется в пневмореле 5, где давление его понижается, и через дроссель 8 попадает в ли­нию сопла. При этом под дейст­вием давления, поступающего во внутреннюю полость трубча­той пружины 13 обратной связи, пружина деформируется, отводя заслонку 12 от сопла на расстояние, обеспечивающее давление воздуха в системе, пропорцио- нальное измеряемому па­раметру. Такое давление, контролируемое мано-метром 7, явля­ется выходным сигналом, поступающим по каналу связи во вторичный прибор или приборы системы автоматического ре­гулирования. При изменении измеряемой величины выходной сигнал изменяется в пределах 19,6-98 кПа.

Рис.2.6. Схема пневматической дистанционной передачи

2.3.2. Электрические дистанционные передачи

Электрические дистанционные передачи обеспечивают передачу команд и измерительной информации на большие рас­стояния при малом запаздывании.

Д ифференциально-трансформаторная си­стема передачи.

Рис.2.7. Схема дифференциально- Рис.2.8. Схема дистанционной трансформаторной системы передачи на ферродинамичес- передачи ких преобразователях

Действие системы основано на принципе компенсации разности трансформируемых напряжений в катуш­ках преобразователя и вторичного прибора. Система состоит из двух одинаковых катушек ТК, одна из которых находится в первичном преобразователе ПП (рис. 2.7), а другая — во вто­ричном приборе ВП. Каждая катушка имеет две обмотки. Первичная обмотка W₁ равномерно намотана по всей длине ка­тушки, а вторичная W₂ разделена на две равные секции, каждая из которых расположена на половине первичной обмотки. Внутри катушек находятся сердечники С. Если по первичным обмоткам катушек, включенным последовательно, проходит пе­ременный ток, то во вторичных обмотках, включенных на­встречу одна другой, индуктируются переменные напряжения, величина и фаза которых зависят от положения сердечников С в катушках ТК. При среднем положении сердечников в обеих катушках напряжения на вторичных обмотках равны между собой. При изменении измеряемого технологического параметра сердечник преобразователя ПП, связанный с чувствительным элементом (мембраной, сильфоном) прибора, переместится. Сер­дечники С в катушках окажутся в разных положениях, и во вторичных обмотках преобразователя и вторичного прибора воз­никнет разность потенциалов, поступающая на вход электрон­ного усилителя ЭУ. В усилителе эта разность потенциалов уси­ливается до величины, необходимой для управления двигателем РД, который с помощью профилированного диска Д пере­мещает сердечник дифференциального трансформатора вторич­ного прибора в положение, соответствующее положению сердеч­ника в катушке первичного прибора. В этот момент результи­рующая разности потенциалов вторичных обмоток будет снова равна нулю и реверсивный двигатель остановится. Следова­тельно, каждому положению сердечника преобразователя, оп­ределяемому величиной измеряемого параметра, соответствует определенное положение сердечника катушки вторичного прибора.

Реверсивный двигатель связан со стрелкой Е или записы­вающим устройством вторичного прибора, которые фиксируют значение контролируемого параметра. В качестве вторичных приборов могут применяться показывающие, самопишущие и ре­гулирующие электронные приборы типов КД-140, КВД1, КСД1, КСД2, КСДЗ, но наиболее распространен прибор типа КСД, работающий с любыми приборами, имеющими катушки диф­ференциально-трансформаторной системы. В настоящее время эта система является одной из наиболее распространенных в схемах тепловой автоматики различных отраслей пищевой про­мышленности, например при контроле расхода пара па рас­пределительном коллекторе. Дифференциально-трансформатор­ная система используется для передачи малых и средних ли­нейных перемещений (1—25 мм) чувствительных элементов (мембран, сильфонов, поплавков), но наилучшие результаты получаются при перемещениях 2—7 мм.

Ферродинамическая система передачи. Дей­ствие системы основано на преобразовании угловых перемеще­ний преобразователей типа 2ИУФ (однофазные трансформа­торы с подвижной обмоткой) в пропорциональные значения ЭДС переменного тока. Система состоит из выходного преоб­разователя ДФ1 (рис. 2.8) первичного измерительного при­бора П, компенсирующего преобразователя ДФП вторичного прибора В, электронного усилителя ЭУ и реверсивного двига­теля РД. Рамка преобразователя ДФ1 связана кинематически с измерительной системой (чувствительным элементом) пер­вичного прибора, поэтому угол поворота рамки ₁ преобразова­теля и развиваемая им ЭДС Е₁ определяются значением изме­ряемой величины.

Рамка преобразователя вторичного прибора механически связана с реверсивным двигателем, поворачивающим ее на угол ₂ , при котором преобразователь вторичного прибора развивает ЭДС Е₂.

Рамки ДФ1 и ДФП соединены так, что развиваемые ими ЭДС направлены встречно. При система нахо­дится в равновесии. Если величина контролируемого параметра изменяется, то изменяются угол ₁ и ЭДС Е₁. Равновесие си­стемы нарушается и на вход электронного усилителя подается разность ЭДС ( ). Напряжение с выхода электронного уси­лителя поступает на реверсивный двигатель, поворачивающий рамку ДФП до момента, когда = 0. Одновременно двигатель поворачивает стрелку вторичного прибора, непре­рывно показывающего значение контролируемой величины. Обмотки возбуждения преобразователей ДФ1 и ДФП включены последовательно, благодаря чему устраняется погрешность, вы­зываемая изменением напряжения питающей сети и влиянием сопротивления линии связи. Вторичными приборами этой си­стемы служат показывающие, самопишущие и регулирующие типы ВФС.

Сельсинная система передачи. Рассмотренные си­стемы передачи показаний могут передавать небольшие линейные (до 20 мм) и угловые (до 40°) перемещения чувствитель­ных элементов преобразователей. Для значительных линейных и угловых перемещений применяют сельсинную систему пере­дачи, преобразователем которой служит сельсин.

Рис. 2.9. Схема дистанционной Рис.2.10. Схема дистанционной передачи с сельсинами передачи с реостатными преобразователями

Сельсинная система (рис. 2.9) состоит из сельсина-преобра­зователя (ведущего) и сельсина-приемника (ведомого), имею­щих одинаковую конструкцию и соединенных электрической ли­нией синхронной связи. Сельсин представляет собой небольшую синхронную электрическую машину с двумя обмотками. Одна из них (однофазная — обмотка возбуждения 0В) подключается к сети переменного тока, а концы другой (трехфазной — обмотки синхронизации ОС) соединяются между собой. Если ро­тор ведущего сельсина будет поворачиваться усилием чувстви­тельного измерительного прибора, то ротор сельсина-приемника будет синхронно следовать за движением ротора преобразова­теля. При этом каждому положению ротора сельсина-преобра­зователя соответствует только одно устойчивое положение сель­сина-приемника, соединенного с отсчетной частью вторичного прибора. В этот момент оси полюсов роторов обеих машин рас­полагаются одинаково относительно соответствующих статорных обмоток.

Омическая система передачи. Одной из распро­страненных дистанционных передач является омическая (рео­статная), в которой сигналы, получаемые при перемещении чув­ствительных элементов, преобразуются с помощью реостатов в сигналы электрического напряжения или силы тока, переда­ваемые в линию дистанционной передачи. Переменным пара­метром является активное проволочное или непроволочное сопротивление, распределенное линейно или по некоторому за­кону по пути перемещения движка реостатного преобразова­теля или потенциометра. В качестве вторичных приборов при использовании реостат­ных преобразователей применяются вольтметры, милливольт­метры, миллиамперметры постоянного и переменного тока, логометры, автоматические потенциометры и мосты.

На рис. 2.13 приведена принципиальная мостовая схема ди­станционной передачи с использованием двух реостатных пре­образователей, один из которых, установленный во вторичном приборе 1, является передающим, а второй, установленный в дублирующем приборе 2, выполняет функции следящего. Пре­образователи с постоянными резисторами со­ставляют схему автоматического уравновешенного моста. Под­гонка сопротивлений соединительных проводов до заданного значения осуществляется при помощи резисторов

Если равновесие мостовой схемы нарушается, перемещением движка реостатного преобразователя на вход усилителя пода­ется напряжение небаланса с вершин а и в. Этот сигнал уси­ливается до значения, необходимого для приведения в действие реверсивного двигателя РД. При достижении равновесия мо­стовой схемы вал реверсивного двигателя, кинематически свя­занный с движком реостатного преобразователя и кареткой ука­зателя, останавливается. При этом движок и каретка с указа­тельной стрелкой занимают положение, соответствующее изме­ряемой величине, т. е. показанию вторичного прибора.

Д остоинством рассмотренной схемы дистанционной передачи является высокая точность и независимость показаний от изме­нения напряжения питания, которое может осуществляться как переменным, так и постоянным током.

Принципиальная электрическая схема резисторного преобразователя показана на рис.2.11. К зажимам 1 и 2 преобразователя с активным сопротивлением R прикладывается постоянное или переменное напряжение U. При этом сопротивление преобразователя между зажимом 1 и щеткой Щ, двигающейся под действием усилия перемещения (линейного или углового), изменяется по закону линейного или углового перемещения щетки (движка) преобразователя. Выходное напряжение , снимаемое с части резистора , пропорционального перемещению х, зависит от положения щетки (движка) Щ. Таким образом осуществляется преобразование входной величины (перемещения) в выходную величину — напряжение , которое может быть измерено соответствующим электроизмерительным прибором .