Пневмосиловий вимірювальний перетворювач: побудова, призначення, принцип дії, область застосування.
Пневмосилові перетворювачі з уніфікованим сигналом 20—100 кПа поширені у пневматичних системах вимірювання та регулювання. За основу їхньої роботи покладено метод силової компенсації зусиль чутливого елемента зусиллям зворотного зв'язку перетворювача.
Принципова схема перетворювача наведена на рис. 8. Вимірювана величина А, діючи на чутливий елемент 9, перетворюється на пропорціональне зусилля Рче, яке повертає Т-подібний важіль 1 із жорстко закріпленою до нього заслінкою 5. При переміщенні останньої відносно нерухомого сопла 4 змінюється зазор між ними і відповідним чином змінюється вихідний тиск пневмопідсилювача 6 — від 20 до 100 кПа. Вихідний сигнал перетворювача подається через пневмолінію на вторинний прилад ВП і на сильфон зворотного зв'язку 8. Зусилля Fзз через важіль 7 і рухому опору 3 зрівноважує зусилля чутливого елемента Fче.
Настроювання діапазону вимірювання здійснюється за допомогою рухомої опори 3, а настроювання пневматичного нуля (20 кПа) — пружини 2. Класи точності перетворювачів — 0,6; 1,0. Як вторинні прилади використовуються пневматичні показуючі та самописні прилади типу ППВ, ПКП, ПВ, РПВ та ін.
Пневматичний підсилювач потужності: призначення, устрій і принцип дії.
Пневмоелектричні перетворювачі (рис. 10 ) перетворюють уніфікований пневматичний сигнал (20—100 кПа) у пропорійний аналоговий сигнал постійного струму (0 .5 мА). Принцип їх роботи ґрунтується на електросиловій компенсації змінного пневматичного вхідного сигналу. При зміні вхідного тиску Рвх, який підводиться до трубчастої пружини 1, вільний її кінець переміщується і завдяки пружині 6 переміщує важіль 3 із зусиллям Р1.
На протилежному кінці важіля 3 розташована алюмінієва пластина 4,за допомогою якої змінюється частота коливального контура LC перетворювача. Електронний підсилювач 5 перетворює зміну частоти у струмовий вихідний сигнал Івих, який, проходячи через котушку 6 електромагніта 7 зворотного негативного зв'язку, утворює зусилля зворотного зв'язку Рзз. При зрівноваженні механічного й електричного моментів Р1 АО = Рзз ВО на виході перетворювача формується вихідний струмовий сигнал, пропорційний вхідному пневматичному сигналові. При цьому механічне зусилля Р1 трубчастої пружини зрівноважується зусиллям Р2 електромагніта зворотного зв'язку. Пружиною 2 встановлюється початок діапазону перетворень вхідного тиску, що дорівнює 20 кПа. Пневмоелектроперетворювачі типу ПЕ випускаються з такими класами точності: 0,6 і 1,0.
Крім наведених перетворювачів сигналів, йде промислове освоєння випуску нових перетворювачів, що базуються на нових принципах і методах вимірювання та мають вищі класи точності.
Вимірювальний перетворювач з компенсацією магнітних потоків: призначення, принцип дії, устрій і область застосування.
Частотний вимірювальний перетворювач: призначення, принцип дії, принципова електрична схема, область застосування.
Дифтрансформаторна система дистанційної передачі вимірювальної інформації: призначення, принцип дії, принципова електрична схема.
Принцип дії диференціально-трансформаторної системи (ДТС) ґрунтується на компенсації електрорушійних сил (ЕРС) первинного вимірювального перетворювача і вторинного приладу (ВП).
До складу ДТС (рис. 4) входять два однакових диференціально-трансформаторні перетворювачі (ДТП1 і ДТП2), розміщені відповідно у датчику та вторинному приладі. Перетворювачі мають первинну і вторинну обмотки. Первинні обмотки намотані по всій довжині катушки перетворювача, а вторинні розділені на дві секції, кожна з яких розміщена на відповідній половині первинної обмотки. Всередині кожного перетворювача знаходяться металеві осердя 1 і 5, які переміщуються відповідно чутливим елементом датчика і лекалом ВП. Первинні обмотки системи ввімкнені послідовно і живляться змінним струмом від електронного підсилювача 2. Вторинні обмотки системи увімкнені зустрічно й під'єднані до підсилювача 2 вторинного приладу.
Якщо осердя перетворювачів перебувають у середньому положенні, то різницева електрорушійна сила вторинних обмоток обох перетворювачів дорівнюватиме нулю, оскільки у зустрічно ввімкнених секціях наведені ЕРС рівні між собою:
е1=е2; E1=0; е3 = е4; Е2 = 0. (1)
Сигнал небалансу при цьому також дорівнюватиме нулю:
ΔЕ = Е1-Е2, (2)
При відхиленні осердя 1 від середнього положення під дією мембранного чутливого елемента (ЧЕ) наведені ЕРС у секціях ДТП1 змінюються, оскільки змінюється величина взаємоіндукції. Рівність різницевих ЕРС у перетворювачах системи порушується, і на вхід електронного підсилювача 2 надходить сигнал небалансу:
ΔE = Е1 - Е2 ≠ 0. (3)
Сигнал небалансу підсилюється фазочутливим підсилювачем 2 і на керуючу обмотку реверсивного двигуна РД подається напруга змінного струму з частотою 50 Гц. На обмотку збудження РД надходить змінна напруга від мережі частотою 50 Гц зі зсувом по фазі на 90 градусів за рахунок конденсатора С2. Обертове магнітне поле приводить в обертовий рух ротор РД, який через редуктор поверне кулачок і перемістить осердя 5 ДТП2 вторинного приладу в аналогічне положення плунжера ДТП1 і стрілку 4 у нове положення. При цьому індуковані ЕРС стануть рівними за величиною, взаємокомпенсовуватимуть одна одну, а сигнал небалансу дорівнюватиме нулю.
Обертове магнітне поле реверсивного двигуна зникає, тому що змінюється частота струму керуючої обмотки на 100 Гц, двигун зупиняється,а стрілка 4 ВП зупиниться на новому значенні вимірюваної величини.
Напрямок обертання РД залежить від фази вхідного сигналу ΔЕ, а фаза — від напрямку переміщення осердя датчика від зрівноваженого стану системи.
Основна похибка диференціально-трансформаторної передачі дорівнює 1 % при відстані між первинним перетворювачем і вторинним приладом до 1 км.
ДТС — проста, надійна й точна система, однак вона обмежена підключенням лише одного ВП та її використанням у керуючих ЕОМ. Проте останнім часом Івано-Франківський завод випускає дифманометри типу ДМТ зі струмовим перетворювачем (0 .5 мА). ДТС працюють із вторинними приладами серії: КВД; КПД; КСД; РП = 160та ін.
Дифтрансформаторний передавальний вимірювальний перетворювач: призначення, принцип дії. Невзаємозамінювані і взаємозамінювані перетворювачі.
31. Феродинамічна система дистанційної передачі вимірювальної інформації: призначення, принцип дії. область застосування. Устрій феродинамічного перетворювача.
До феродинамічної системи дистанційної передачі (рис. 6) входять два аналогічних перетворювачі з уніфікованими сигналами (-1 0+1 В), з'єднані лініями зв'язку. В основу роботи передачі покладено компенсаційний метод, який полягає в тому, що ЕРС вимірювального перетворювача компенсується ЕРС перетворювача вторинного приладу, при цьому Е1=Е2. При однакових кутових положеннях α1 = α2 на вході електронного підсилювача відсутній сигнал небалансу:
ΔЕ = Е1-Е2=0. (5)
Якщо положення рамок перетворювачів ПФ1 і ПФ2 змінюється, кути нахилу будуть різними α1 ≠ α2 , різними також будуть індуковані в них ЕРС: Е1 ≠ Е2. Сигнал небалансу ΔЕ подається на вхід електронного підсилювача ЕП, підсилюється і приводить у рух реверсивний двигун РД. Останній повертає рамку ПФ2 до наступного зрівноважувального стану. Стрілка на шкалі ВП приладу покаже нове значення вимірюваного параметра. Клас точності передачі становить 1. Як вторинні використовують показуючі прилади типу ВФП і КВД та самописні ВФС і КСД.
Міжсистемні проміжні вимірювальні перетворювачі типів ЕПП і ГТЕ: призначення, принцип дії. область застосування.
Автоматичні аналогові прилади типу ДИСК250: призначення, принцип побудови вимірювальної схеми, основні технічні характеристики.
Пневматичні вторинні прилади ПВ: призначення, устрій, принцип дії, область застосування.
Класифікація засобів вимірювання температури. Рідинні термометри розширення: принцип дії, устрій, область застосування.
Манометричні термометри: принцип дії. устрій, основні характеристики.
Манометричні термометри — прилади для вимірювання температури, що включають в себе чутливий елемент (термобалон) і показуючий пристрій, які з’єднані капілярною трубкою і заповнені робочою речовиною. Принцип дії полягає на зміні тиску робочої речовини в замкненій системі термометра в залежності від температури.
У залежності від агрегатного стану робочої речовини розрізнюють манометричні термометри:
рідинні (ртуть, ксилол, спирти);
газові (азот, гелій);
парові або конденсаційні (насичена пара низькокиплячої рідини: фреон, пропілен, ацетон).
Тиск робочої речовини фіксується вимірювальним перетворювачем (манометричним елементом) — трубчастою пружиною, що розкручується при підвищенні тиску в замкненій системі.
У залежності від виду робочої речовини термометра межі вимірювання температури складають від –50 до +1300°C. Прилади можуть оснащуватися сигнальними контактами, записуючим пристроєм.
Манометричні термометри відрізняються простотою конструкції, можливістю дистанційної передачі показів і автоматичного запису. Однією з важливих переваг є можливість їх використання в пожежо- та вибухонебезпечних приміщеннях. До недоліків необхідно віднести складність ремонту при розгерметизації системи, обмежену відстань дистанційної передачі і у багатьох випадках великі розміри термобалона. Газові і рідинні манометричні термометри мають клас точності 1; 1,5 і 2,5, а парові – 1,5; 2,5 і 4.