3.2 Розрахунок тензометричного перетворювача

Вихідні дані та варіанти до розрахунку тензометричного перетворювача (ТП)

Вихідні дані	Варіанти до розрахунку
	5варіант
, мм	18
b, мм	6
,
,
, мм	0,025

Рис13 . Мостова схема ввімкнення ТП

Розв'язання

Вибираємо дріт із константану. Діаметр дроту =0,025 мм. Пито­мий опір матеріалу дроту = .

Обчислимо крок мм. Виберемо мм. Визначимо число петель ТП за формулою , звідки .

Знайдемо вихідний внутрішній опір мосту за формулою , узявши до уваги, що

,

,

де .

Тоді Ом.

Напруга на вході ТП

В

Потужність, споживана в ТП

Вт

4. Ємнісні перетворювачі

4.1 Теоретичні відомості

Ємнісні вимірювальні перетворювачі використовуються для перетворення лінійних або кутових переміщень, тисків, вібрацій, прискорень, рівнів рідини в електричний сигнал. ЄП застосовують для контролю швидкозмінних процесів, пульсуючих тисків, вібрацій, як перетворювачі непогодження, а також у випадках, коли потрібне мінімальне навантаження переміщуваних деталей або мають бути відсутні механічні зв’язки.

ЄП являє собою конденсатор, що складається з двох чи більше пластин,відокремлених одна від одної шаром повітря чи іншим діелектриком.

Рис14. ЄП із змінною площею

Рис15 .ЄП із змінною діалектричною проникливістю середовища

Рис16.Диференціальний ЄП із змінним зазором

Ємність конденсатора залежить від трьох головних параметрів: площі пластини S відстані δ та діелектричної проникності ε між пластинами.

.

Тому ЄП поділяються за конструкціями на (рис 14,15,16):

• ЄП із змінним зазором;

• ЄП із змінною площею;

• ЄП із змінною діалектричною проникливістю середовища;

• диференціальний ЄП із змінним зазором.

Для перетворення зміни ємності у відповідні зміни сили струму, напруги або частоти, найчастіше застосовують мостову або резонансну схеми вмикання ЄП.

Рис17 . Резонансна схема увімкнення ЄП та її вихідна характеристика

У середньому положенні рухомої пластини, коли C₁₂ = С₁₃ (тобто приріст ΔС=0), міст збалансований і напруга на його виході дорівнює нулю. При зсуві пластини маємо такі співвідношення:

;

.

На виході моста з’явиться напруга U_вих. Визначимо залежність вихідної напруги від переміщення рухомої пластини у випадку, коли міст навантажено на нескінченно великий опір, тобто R_н = ∞ . Практично це відповідає випадку, коли вихідну напругу визначають за виразом

,

або згідно зі схемою маємо

.

Підставляючи сюди значення С₁₂ і С₁₃, отримаємо

.

Умова максимальної чутливості схеми:

.

За цієї умови формула для визначення вихідної напруги в діагоналі мостової схеми виглядає так:

.

Зворотна дія ЄП визначається силою електричного притягання між пластинами, яку обчислюємо за формулою

,

де F_e – сила зворотної дії, Н;

W – енергія електричного поля, Дж;

U₀ – напруга живлення, В;

С – ємність, Ф;

δ – відстань між пластинами ЄП, м.

Основні переваги ЄП:

• Висока чутливість;

• Невеликі маса та габаритні розміри;

• Мале значення зворотної дії.

Недоліками ЄП є:

• Високий внутрішній опір, що робить його малопотужним і дуже сприйнятливим до впливу завад і наводок;

• Відносно невисока стабільність крутості характеристики у зв’язку із зміною геометричних розмірів ЄП при дії температури, а діелектричної проникності – при дії вологості;

• Значний вплив паразитних ємностей;

• Необхідність роботи на порівняно високій частоті

• Для зняття сигналу з ЄП потрібно мати високочутливий вторинний перетворювач з великим вхідним опором.

Основні схеми ввімкнення ЄП:

Резонансна схема працює за принципом підбору частот здійснюється вибір робочої точки на резонансній кривій.

Мостова схема. У плечі моста вмикається вимірювальний конденсатор ЄП та магазинні або постійні опори.