§ 7. Датчики углов поворота

Сельсины по конструкции аналогичны электрическим ма­шинам переменного тока и делятся на контактные и бесконтактные. Функции первичной цепи (входа) выполняет однофазная обмотка

Рис. 16. Схемы соединения сельсинов: индикаторная (а) и трансформатор­ная (б) .

возбуждения, которая может располагаться как на статоре, так и на роторе. Вторичные трехфазные обмотки размещены в пазах ротора или статора со сдвигом магнитных осей на 120°. Сельсины применяются в двух основных вариантах схем: индикаторной и трансформаторной (рис. 16).

Индикаторная схема состоит из двух сельсинов: сельсина-дат­чика и сельсина-приемника. Одноименные обмотки ротора и ста­тора соединены между собой электрически. Входные обмотки под­соединены к сети (рис. 16, а). Если ротор сельсина-датчика по­вернется на некоторый угол , по соединительным проводам ро-

тора потечет ток, и ротор сельсина-приемника под действием воз­никшего вращающего синхронизирующего момента М_син повер­нется на угол .

М_син= М_maxsin

где = — ; М_max —максимальный момент, развиваемый сель­сином. Для малых углов М_син= М_max .

Трансформаторная схема (рис. 16, б) предполагает, что пере­менное напряжение питания подводится только к ротору сельсина-датчика. Ротор сельсина-приемника затормаживается или связы­вается с исполнительным механизмом, В этом случае при повороте эотора сельсина-датчика на некоторый угол на выходе однофазной эбмотки сельсина-приемника возникает переменное напряжение

Сельсины получили широкое применение в следящих системах

для синхронизации вращения валов, в дистанционных передачах

при автоматическом контроле диаметров, уровней, углов пово-

pота и т. д.), а также как преобразующие элементы при передаче

юказаний приборов на расстояние.

Для оценки углов поворота могут применяться потенциометри-ческие (см. рис. 10) и индуктивные (см. рис. 11) датчики.

§ 8. Воспринимающие элементы температур

Разнообразие условий эксплуатации и широкий диапазон из­меряемых температур обусловливают применение различных ме­тодов измерения и воспринимающих элементов, использующих физические явления, происходящие в веществах под действием температур: тепловое расширение, изменение электрической про­водимости, возникновение термоэлектродвижущей силы, лучеис­пускание нагретых тел и т. д.

Наиболее распространены контактные методы измерения тем­ператур при непосредственном контакте со средой.

Использование теплового расширения твердых тел, жидкостей или газов составляет основу дилатометрических, биметаллических и манометрических чувствительных элементов для измерения тем­ператур (рис. 17, а—е).

Ртутный термометр (см. рис. 17, а) основан на эффекте расширения тел под действием температуры. Применяется для измерения температур до 750 °С и низких — до — 100 °С. Жид­костные термометры являются местными приборами». Для дистан­ционной сигнализации могут применяться ртутные контактные термометры, состоящие из ртутного столбика 1 и контактов 2.

Дилатометр (см. рис. 17, б) состоит из трубки 1 и стержня 2 с различными коэффициентами линейного расширения. Свободный конец стержня по отношению к трубке перемещается в зависимо­сти от температуры на величину h = K_и , где K_и = = l ( ₁- ₂) — коэффициент передачи дилатометра.

Биметаллический термометр (см. рис. 17, в) представляет собой две спаянные металлические пластинки 1, 2 с различным коэффициентом расширения, которые, изгибаясь, пе­ремещаются на величину h и замыкают контакты 3. Чувствитель­ные элементы используются как тепловые реле.

Манометрический термометр (см. рис. 17, г) основан на использовании закона Клайперона

Рис. 17. Воспринимающие элементы температуры:

а — ртутный термометр; б — дилатометр; е — биметаллический термометр; г — мано­метрический термометр; д — термометр сопротивления; е — термоэлектрический термо­метр; ж — характеристики термометров сопротивления; з — специальная мостовая схема

компенсации

где Р — давление газа; V — объем герметизированной системы; т — масса газа; — молекулярный вес; R — универсальная га­зовая постоянная; Т — температура. Изменение температуры вызы­вает изменение давления в герметизированной системе 1, что при­водит к перемещению чувствительного элемента 2.

Термометры сопротивления (см. рис. 17, д) ос­нованы на зависимости электрического сопротивления проводни­ков R_t = R_o (1 + t°), и полупроводников R_t = Aе ^/t° от тем­пературы среды (рис. 17, ж). Термометр сопротивления состоит из проволоки 1 и каркаса 2. В СССР серийно выпускают платино­вые термометры сопротивления (ТСП) с условной градуировкой 20, 21, 22 для температур от — 200 ° до + 650 °С, медные термо­метры сопротивления (ТСМ) с условной градуировкой 23, 24 для температур от — 50° до + 180 °С. Полупроводниковые термосо­противления изготавливают типов ММТ, КМТ.

Термоэлектрический термометр (термопары) (рис. 17, е). Принцип действия этого термометра основан на термо­электрическом эффекте, когда в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных металлов, возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения (спая 1, 2) проводников имеют разную температуру.

=K_Tt⁰₂C.

В СССР изготавливают и применяют термопары: платинородий-платина (ТПП) при температурах до 1600 °С; платинородий (30 % родия)-платинородий (6 % родия) (ТПР) — до 1800 °С; хромель-алюмель (ТХА) — до 1000 °С; сплав НК-СА (ТНС) — до 1000 °С; хромель-копель (ТХК)—до 600 °С.

Из нестандартных термопар достаточно широко применяют тер­мопары медь—константан, железо — константан, медь—копель, железо—копель.

Термопары соединяются с измерительным прибором (милли­вольтметром, потенциометром) специальными компенсационными проводами, дающими в паре те же величины ЭДС.

Для стабилизации температуры холодных спаев применяют термостаты или вводят поправки на колебания температуры хо­лодного спая с использованием специальных мостовых схем (см. рис. 17, з).

Пирометры излучения основаны на использова­нии теплового излучения нагретых тел. Это обеспечивает бескон­тактность измерения с применением фотоэлектрических преобра­зователей. При изменении температуры нагретого тела изменяются его цвет и соответственно интенсивность (яркость) монохромати­ческого (одноцветного) излучения, а также суммарное (интеграль­ное) излучение (радиация). Эти два свойства используются для измерения температуры тел.