Лекція 4

Сприймаючі елементи вимірювання тиску, рівня,

Лінійних розмірів виробів

План

1. Вимірювання тиску і розрідження

2. Вимірювання рівня

3. Вимірювання і контроль складу і якості речовини

4. Вимірювання лінійних розмірів виробів

Література: 1,С.147-150,196-200;2,С.95-110;3,С.109-121.

1. Вимірювання тиску і розрідження

Датчики тиску являють собою сприймаючі елементи різно­го роду реле й регуляторів тиску (електронні манометри, пресостати, вимикачі максимального тиску, моноконтролери, вими­качі низького тиску, регулювальні вентилі тощо).

Конструктивно їх поділяють на сильфони, плоскі мембрани, манометричні трубки, багатовиткові манометричні трубки, еле­менти, в яких використовується різниця тиску, тощо. Різні типи сприймаючих елементів датчиків опору показано на рис. 20.

Рис 20 - Сприймаючі елементи датчиків тиску

Ці елементи звичайно виготовляють з латуні або нержавіючої сталі. У деяких конструкціях мембрани виготовляють з спеці­альної гуми або прогумованого полотна.

Апарати автоматики встановлюють так, щоб вони спрацьо­вували тоді, коли тиск досягає заданої величини (максимальної або мінімальної).

Схему датчика тиску газу, який контролює й підтримує за­даний тиск за допомогою періодичного вмикання й вимикання компресора, показано на рис. 21.

Працює датчик тиску газу так. При збільшенні тиску в контрольованій системі вище заданого рівня підіймається тиск і в коробці сильфона. При цьому сильфон 2стискується й тисне на важіль 8,повертаючи його навколо осі 7 і переборюючи опір пружини 6.Тяга 4,з’єднана з важелем 8,переміщується в напрямних 5 вниз,і контакти 3 замикаються, відключивши компресор. Коли тиск у контрольованій системі знизиться, сила пружини 6 перевищить тиск газу на сильфон 2 і поверне важіль 8 назад, контакти 3 розімкнуться, завдяки чому компресор увімкнеться.

Д атчик тиску води з сприймаючим елементом у вигляді плос­кої мембрани показано на рис. 22. При певному тиску в системі стержень 2 тисне на контакт мікроперемикача 1 і систе­ма приводиться в робочий стан. Силу пружини З і пружність мембрани 4 розраховано так, що при заданому тиску вони урівноважуються. Якщо тиск у системі стає нижчим від потрібного, мембрана 4 під дією пружини прогнеться вниз і стержень 2 опуститься, звільнивши контакт мікропере­микача, завдяки чому в системі ввімкнеться пристрій, який підвищує тиск (наприклад, насос).

Рис 21 - схема датчика тиску газу

Рис 22 - Схема датчика тиску води

Датчики рівня. Сприймаючими елементами в датчиках рівня можуть бути поплавки, термочутливі елементи, електричні опо­ри, електроди тощо. Деякі сприймаючі елементи датчиків рівня показано на рис. 23.

Найпоширенішим сприймаючим елементом датчиків рівня є поплавок (рис. 23, а). Поплавки мають форму кулі, циліндра й розміщуються в поплавковій камері. Такі елементи викори­стовують у холодильних камерах, кип’ятильниках безперервної дії, торговельних автоматах.

Термочутливі елементи (рис. 23, б) використовують для ви­значення рівня рідини, якщо її температура відрізняється від температури навколишнього середовища. Термопатрон установ­люють на заданій висоті. Коли рівень рідини досягає термопатрона, температура останнього змінюється. У термочутливій системі змінюється тиск і спрацьовують електричні контакти, зв’язані з нею (у даному разі з сильфоном).

Термоопір (рис. 23, в) при зміні рівня рідини змінює серед­ню температуру провідника, зануреного в рідину, а отже, й свою температуру. Якщо цей опір включено в коло електричного струму, то змінюватиметься величина цього струму залежно від рівня рідини.

У торговельних автоматах для контролю рівня води або си­ропу застосовують електродні датчики рівня. Принципіальну електричну схему електродного рівнеміра наве­дено на рис. 24.

У бак Б введено два електроди Е1 і Е2. Електроди ізольова­ні один від одного й мають різну довжину. Електрод Е1 при­значається для контролю верхнього рівня води в баку Б, а електрод Е2 — нижнього рівня. При відсутності води в баку або при її рівні, нижчому від заданого, реле РІ обезструмлене, бо між електродом Е1 і корпусом бака Б нема електричного контакту. Котушка магнітного пускача П через нормально замк­нений контакт 1Р1 включається в електричне коло й електро­двигун насоса починає працювати, підкачуючи воду в бак. Коли рівень води досягне верхньої границі, тобто верхнього електро­да Е1, то між останнім і корпусом бака Б виникне електричний контакт, струм проходитиме через обмотку реле Р1 і контакт 1Р1 розімкнеться, відключивши магнітний пускач, а отже, й на­сос. Подача води в бак припиниться. Контакти 2Р1 замкнуться й підключать електрод Е2 паралельно електроду Е1. При зни­женні рівня води обмотка реле Р1 буде під струмом доти, поки не оголиться електрод Е2, підключений паралельно електроду Е1, тобто поки вода в баку не досягне нижнього граничного рівня. Проходження струму через обмотку реле Р1 припиниться, контакт 1Р1 замкнеться, а контакт 2Р1 розімкнеться й процес наповнення бака повториться.

Рис 23 - Сприймаючі елементи датчиків рівня

Наявність сиропу контролюють за допомогою електрода ЕЗ, введеного в живильну трубку. При наявності сиропу в живиль­ній трубці обмотка реле Р2 знаходиться під струмом, бо сироп забезпечує електричний контакт між електродом ЕЗ і корпусом живильної трубки. При замиканні контакту 1Р2 засвічується сигнальна лампочка Л, указуючи на наявність сиропу. Якщо рівень сиропу буде нижчий від заданого, контакту між елек­тродом ЕЗ і корпусом трубки не буде, реле Р2 обезструмлюється й лампочка Л гасне.

За таким самим принципом працюють датчики в електроки­п’ятильниках КНЄ, забезпечуючи захист від «сухого ходу» й переповнення збірника кип’ятку.

Гравітаційні датчики. У торговельних автоматах і монетних механізмах широко застосовують датчики сили ваги, або, як їх ще називають, гравітаційні датчики (рис. 25).

У цих датчиках сприймаючим елементом є важіль 2 з мікроперемикачем 4. Монета або жетон 1 під дією сили ваги ударяє по важелю 2, завдяки чому ва­жіль відхиляється вниз, а інший його кінець натискує на кнопку мікроперемикача 4, який, переключаючи свої контакти, приводить у дію відповідні електричні виконавчі кола. Коли монета або жетон пройде в касу 3, важіль 2 і контакти мікроперемикача повертаються в вихідне положення.

Рис 24 - Принципіальна електрична схема електродного

рівнеміра

Рис 25 - Датчик сили ваги (гравітаційний)