11. Датчики скорости

Датчики с изменяющимся активным сопротивлением

Данную группу составляют датчики, принцип действия которых основан на изменении охлаждения нагретой током проволоки или цилиндра в зависимости от скорости потока воздуха, газа или жидкости (рис.21).

Для установившегося состояния нагрева имеем, что

,

где - коэффициент теплоотдачи, вт/см² град;

- площадь поверхности охлаждения;

- температура проволоки;

- температура окружающей среды;

если

> 0,08,

то

,

где

; ;

здесь - теплопроводность среды, вт/смград;

- плотность газа или жидкости, г/см³;

- теплоемкость при постоянном объеме, дж/гград;

d – диаметр нити, см;

- скорость движения газа или жидкости, см/сек.

Так как сопротивление нити равно:

,

то при = const согласно вышеприведенному уравнению теплового баланса для перегрева нити будем иметь:

.

Тогда сопротивление нити в зависимости от скорости потока или жидкости ее определится следующей зависимостью:

Рис.21 .

Чувствительность рассматриваемого датчика по отношению к изменению скорости потока газа и жидкости равна:

.

Следует отметить, что чувствительность изменяется при отклонении потока от перпендикуляра к оси нити. При этом дополнительное приращение сопротивления проволоки, равно:

,

где - угол отклонения от нормали;

и - коэффициенты.

Для чистой платины , = (3,8 - 4)×10³ºС и _макс=300ºС; для никеля ºС и ºС.

Зная предельную температуру из уравнения теплового баланса, можно найти необходимый ток накала нити

.

Входной величиной датчиков данного типа может быть как скорость движения потока газа или жидкости относительно неподвижного твердого тела, так и скорость твердого тела относительно газа или жидкости.

Включение датчика осуществляется по мостовой или дифференциальной схеме. В частности, дифференциальный датчик скорости используется для контроля утечки газа при разрыве или повреждении трубопровода.

В последнее время с большим успехом в датчиках скорости применяются вместо металлических нитей (проволок) термисторы цилиндрической шаровой формы; схемы включения их остаются те же, что и в вышерассмотренных случаях.

12. Датчики скорости с изменяющейся эдс

В этих датчиках удобно использовать в качестве входной величины изменение угловой скорости. Поэтому действие такого датчика аналогично работе генератора.

Е=СФп

, где - постоянная потока.

Тахогенераторы

Требования:

1. Линейность выходной характеристики

2. Большая крутизна выходной характеристики (чувствительность, при небольшом напряжении частоты вращения выходное напряжение изменяется очень сильно)

3. Малая амплитудная погрешность

4. Малая фазовая погрешность (для ТГ I)

5. Минимальная пульсация выходного напряжения (для ТГ = I)

6. Малый момент инерции ротора

7. Минимальная масса и габариты

Тахогенераторы постоянного тока (ТГ = I)

С электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением

В режиме холостого хода (ХХ)

Статическая характеристика

Рис.22

если подключить нагрузку





За счет перехода коллектор-щетка появляется зона нечувствительности, также существует понятие скорость нечувствительности. Для уменьшения сопротивления щеток (зоны нечувствительности) применяют медно-графитовые и серебряно-графитовые щетки.

Если входной величиной для ТГ = I является , то ТГ представляет собой апериодическое звено I порядка, если же входной величиной является угол поворота, то ТГ представляет собой реальное дифференцирующее звено. Крутизна выходной характеристики лежит в пределах (для типовых ТГ) 3 – 100 млВ/об, их применяют в системах автоматического управления.