4.2.2 Перетворювачі, де вихідним сигналом є тиск газу, або рідини
До перетворювачів де вихідним сигналом є тиск газу, або рідини слід віднести: дросельні, золотникові, струменеві, «сопло-заслінка», термоманометричні. Спільним для перетворювачів такого класу є принцип руху ідеальної рідини, або газу, сформульованому в законі Д Бернулі.
|
|
|
Рисунок 4.33 Дросельні перетво-рювачі. Різниця тисків до звужування і після нього може бути показником витрати. б-нормальна діафрагма; в-нормальне сопло. |
Рисунок 4.34 Труба Вентурі (4.31) |
Рисунок 4.35 Золот-никовий перетворю-вач.
|
(4.30)
|
|
|
Рисунок 4.36 Струминний перетворювач. |
Рисунок 4.37 Перетворювач «сопло-заслінка»
|
Рисунок 4.38 Термо-манометричні перетворювачі
|
(4.32)
(4.33)
4.2.3 Перетворювачі з термічною величиною на виході
Принцип дії електротермічних перетворювачів полягає в ефекті нагрівання провідника струмом, що проходить по ньому (закон Джоуля-Лєнца):
,
(1.17)
де Q— кількість теплоти, що виділяється при проходженні струму; I (абсолютне значення постійного струму або ефективне значення змінного) за час t, якщо опір перетворювача дорівнює r; k — коефіцієнт пропорційності, k= 0,24.
У перетворювачах плавної дії вхідна величина оцінюється за ступенем нагрівання термоелемента, для визначення якого використовується відповідний вторинний перетворювач (найчастіше — біметалевий).
В електротермічних перетворювачах релейної дії перевищення допустимого значення сили струму спричиняє настільки інтенсивне розігрівання термоелемента, що матеріал, з якого його виготовлено, розплавляється, і електричне коло розривається. Так працюють плавкі запобіжники.
|
|
|
Рисунок 4. 39 Позначення електротермічних перетворювачів: а-резистор; б-плавкий запобіжник. |
Рисунок 4. 40 Плавкий запобіжник: а-конструкція; б- легкоплавка олов’яна кулька. |
Рисунок 4. 41 Психромет-ричний перетворювач.
де
|
,
(4.34)
— фактична маса пари, що міститься в
1 м3
газового середовища;
—
маса насиченої пари
у цьому об'ємі середовища при даній
температурі.
4.2.4 Перетворювачі, де вихідним сигналом є електрична величина
|
Рисунок 4.42 Замика-ючий контакт |
|
|
Рисунок 4.43 Розми-каючий контакт |
|
|
Рисунок 4.44 Пере-микаючий контакт (спочатку розмикає, потім замикає) |
|
|
Рисунок 4.45 Пере-микаючий контакт (спочатку замикає, потім розмикає) |
Рисунок 4.46 Конструкція контактного перетворювача |
Проблеми контактних перетворювачів та шляхи їх ліквідації.
Розмикання
контактів —найбільш складний етап їх
роботи.
На початку розмикання зменшується
зусилля контакту, що призводить до
збільшення
опору контактів, електричної потужності
що виділяється в них,
,
(4.35)
де І — сила струму в електричному колі.
Подальше збільшення призводить до збільшення температури, аж до розплавлення металу контактів і утворення рідинного місточка між ними. У момент розриву містка в іонізованому повітряному середовищі під впливом електричного поля виникає газовий розряд у вигляді електричної дуги або іскри, місток руйнується, метал осідає на катоді. Відбувається ерозія аноду.
Щоб уникнути руйнування поверхонь контакту, слід застосовувати спеціальні методи іскро- та дугогасіння, наприклад: прискорення процесу розмикання за допомогою пружинних пристроїв; застосування роговидних контактних тіл ; при розмиканні дуга виникає, але завдяки конвекції швидко зміщується з робочих поверхонь угору; використання деіонізаційної решітки; піднімання дуги вгору прискорюється за рахунок взаємодії магнітного поля дуги і феромагнітного матеріалу решітки, і дуга швидше згасає; розмикання контактів у герметичній камері, заповненій воднем, який має хороші деіонізуючї властивості і, крім того, добре відводить теплоту від контактів.
Рисунок 4.47 Проблеми контактних перетворювачів та шляхи їх вирішення
4.2.4.2 Реостатні перетворювачі
|
|
|
|
Рисунок 4.48 Рео-стат (з’єднання послідовне)
|
Рисунок 4.49 Потен-ціометр (з’єднання паралельне)
|
Рисунок 4.50 Конструктивні вирішення реостатних перетворювачів |
|
(4.35)
(4.36)
4.2.4.3 Тензометричні перетворювачі
|
|
|
|
Рисунок 4.51 Тен-зодатчик для об’єм-ного стискання
|
Рисунок 4.52 Тен-зодатчик вільний, дротяний
|
Рисунок 4.53 Тензодатчик дротяний, для наклеюван-ня на поверхність деталі, що деформується |
Рисунок 4.54 Тен-зодатчик фольговий |
(4.37)
(4.38)
|
|
Рисунок 4.55 Плівковий тензоперетворювач |
Рисунок 4.56 Ртутний тензоперетворювач |
|
|
|
|
Рисунок 4.57 Тензо-перетворювач (стов-чик вугільних стержнів) |
Рисунок 4.58 Тензо-перетворювач напів-провідниковий, (ву-гільний мікрофон) |
Рисунок 4.59 Емніс-ний перетворювач
|
Рисунок 4.60 Емніс-ний перетворювач
де
|
(4.39)
(4.40)
-діелектрина
про-никність середовища
|
|
|
|
|||
Рисунок 4.61 Ємніс-ний перетворювач. Для виміру рівню рідини. |
Рисунок 4.62 П’єзо-перетворювач
|
Рисунок 4. 63 Індук-тивний перетворювач а-контрукція; б- умовне зображення
де w-число витків;
|
Рисунок 4.64 Індук-тивний перетворювач а-контрукція; б- умовне зображення
|
|||
|
|
|
|
|||
Рисунок 4.65 Індук-тивний перетво-рювач соленоїд-ного типу. а-контструкція; б- умовне зобржен-ня
де L-індуктив-ність котушки |
Рисунок 4.66 Диференціальні перетворювачі та їх умовні зображення. а- з Ш-подібним осердям; б- соленоїдного типу Можливі варіанти:
1-
2-
3-
|
Рисунок 4.67 Транс-форматорний пере-творювач: а-контструкція; б- умовне зображення
де L-індуктивність котушки |
||||
(4.41)
,
(4.42)
-магнітний
опір магнітопровода.
.
(4.43)
(4.44)
(4.45)
,
(4.46)
|
|
|
Рисунок 4.68 Трансфор-маторний перетворювач: а-контструкція; б- умовне зображення , (4.47) де L-індуктивність котушки |
Рисунок 4.69 Диференціаль-ний трансформаторний пере-творювачі та його умовне зображення. Можливі варіанти:
1-
2-
3-
|
Рисунок 4.70 Трансформа-торний перетворювач соле-ноїдного типу: а-контструкція; б- умовне зображення
де L-індуктивність котушки |
(4.48)
,
(4.49)
|
|
|
Рисунок 4.71 Диференціаль-ний трансформаторний пере-творювач: а-контструкція; б- умовне зображення 1- 2- 3- |
Рисунок 4.72 Трансформа-торний перетворювачі з поворотною котушкою.
|
Рисунок 4.73 Трансформа-торний перетворювач (сельсін), для синхронної передачі кутового пере-міщення, обертання: а-контструкція; б- умовне зображення |
|
|
|
Рисунок 4.74 Індукційний перетворювач застосовується для виміру частоти обертання: а-якір суцільний ексцентричний; б- якір спеціальний. |
Рисунок 4.75 Тахогенератор постійного струму. Для вимірювання частоти обертання.
|
Рисунок 4.76 Умовне зображення тахогенератора постійного струму. |
(4.50)
(4.51)
|
|
|
Рисунок 4.77 Синхронний тахогенератор змінного струму, його конструкція та умовне зображення: 1- нерухома обмотка статора; 2- нерухомий магнітопровід ротора; 3- порожнистий алюмінієвий ротор.
|
||
(4.52)
|
|
|
|
Рисунок 4.78 Терморезистори: провідни-ковий; напівпровідниковий
|
Рисунок 4.79 Термоелектричні перетворювачі: 1-паралельнозамкнуті перетворювачі
2- термопара: а-конструкція; б-умовне зображ.
|
||
(4.53)
(4.54)
(4.55)
|
|
Рисунок 4.80 Фоторезистори. При освітленні зменшується опір напівпровідникового шару. а, б – конструкція; в – умовне зображення на схемах електричних принципових.
|
Рисунок 4.81 Фотодіоди. Перетворюють світловий сигнал на електричний, а – конструкція. Схеми включення: б,- без зовнішнього джерела; в –з зовнішнім джерелом. |
(4.56)