Измерительные преобразователи неэлектрических величин в электрические
Рассмотрим два типа наиболее употребляемых датчиков давления:
с
ильфонные;Pм
агнитоупругие;
жидкостьпоршного типа
Un
У
Сильфонные датчики давления газов состоят из гофрированной трубки (1), рейки (2) и зубчатого колеса (3) связанного с щеткой потенциометра. Под действием давления Р сильфон сжимается и перемещает рейку. При этом зубчатое колесо будет перемещать ползушку потенциометра, изменяя снимаемое с выхода потенциометра напряжение Uвых=KP–давл.
3
Un
2
Uвых=KPUвых
1
Магнитоупругий
чувствительныйэлемент
датчикадавления
Un
Сильфонный
датчик давления а) газов
б) жидкости
При измерения давления жидкостей используется другая конструкция сильфонного датчика. Сильфон сжимаясь, перемещает движок (ползушку) потенциометра. Наличие жидкости в сильфоне с массой mж приводит к дифференциальному уравнению
где x– перемещение рейки сильфона
D- коэффициент вязкого трения
kc– коэффициент упругости сильфона
Fc – площадь сильфона
, или
;
;
Магнитоупругие датчики давления основаны
на свойстве изменения магнитной
проницаемости от сил сжатия или
растяжения. Конструктивно магнитный
элемент датчика давления выполняется
из стальной трубки (1) , на которую
напрессовывается трубка (2) из инвара.
Внутри помещается катушка дросселя
(3). Давление, поступающее на вход трубки
1 вызывает сжатие (растяжение) трубки
2, что приводит к изменению ее магнитной
проницаемости. Изменение магнитной
проницаемости определяется путем
измерения коэффициента самоиндукции
дросселя
,
где
w– число витка,e– длина магнитного провода,m– магнитная проницаемость,F– площадь.
Зависимость
изменения магнитной проницаемости от
давления
m
на рис.1 Датчик обладает высоким
быстродействием,
малыми габаритами и применяется при измерении высокого давления.
p
Датчики измерители углов рассогласования и угловых скоростей.
В САР часто приходится измерять силовые положения валов (задающего и исполнительного) или углы рассогласования между ними. Для этой цели наибольшее распространение получили индукционные сельсипные датчики. По конструкции сельсины относят к машинам переменного тока. Обмотки возбуждения могут располагаться на статоре или роторе.
Когда обмотка возбуждения выполняется однофазной и располагается на статоре, тогда статор выполняется с явно выраженными полюсами. В этом случае на роторе
располагается
три обмотки, соединенные в звезду, причем
магнитные
оси обмоток сдвинуты между собой на
120о. Три
конца
этих обмоток выводятся на три кольца
коллектора.
Большие
габариты , но высокая точность.
Если
обмотка возбуждения выполняется
трехфазной и
располагается на статоре то ротор делается явно выраженным и на него укладывается однофазная обмотка. Эта обмотка присоединяется к
д
вухколлекторным
кольцам. Малые габариты, но меньшая
т
очность.
С
ельсипы
работают в двух режимах силовом
(индикатор) или трансформаторном.
Силовой режим:
β В
этом случае имеется два сельсина:
α
сельсин-датчик
и сельсин-приемник,
которые
включены в общую одно-
фазную
цепь переменного тока.
ротор
i1
S1S’1 Статоры
обратного соединения.
Поворачивая
ротор на угол α сΔ
CcΔCcП в этой цепи статора
создаются токи
i1,i2,i3, который вызывают
S2
S’2 магнитный
поток в обмотке
S3S’3 статора
СП, взаимодействие
i2 которых с магнитным потоком
ротора
СП вызывает вращающий
момент
Мсп= Мmaxf(α-β) и ротор
i3 СП повернется на угол β.
Статор