4.Электрические дистанционные манометры.

Электрические дистанционные манометры предназначены для выдачи визуальной информации об измеряемом давлении на не­котором расстоянии от места, в котором производится замер. В комплект электрического дистанционного манометра обычно входят датчик и указатель, соединяемые между собой электро­проводкой, подключенной к источнику питания.

Схемы электрических дистанционных манометров могут быть трех типов:

а) схемы, в которых выходной параметр датчика R, L или С преобразуется в силу тока i, измеряемую с помощью гальвано­метра (рис.17, а);

б) схемы, в которых выходной параметр датчика R, L или С преобразуется в два тока i₁ и i₂; отношение этих токов i₁/i₂ измеряется с помощью логометра (см. рис.17,6 и 18);

в) компенсационные схемы, в которых измерение параметра R, L или С осуществляется с помощью самобалансирующего моста (см. рис. 19).

Рис.17. Схемы электрических дистанционных манометров с потенциометрическим датчиком давления:

а с магнитоэлектрическим гальванометром; б с двухрамочным магнитоэлектрическим логометром

Недостатком схемы типа, приведенного на рис.17,а, является зависимость измеряемой гальванометром силы тока i от напряжения u_o источника питания, а для схем, питаемых переменным током,— и от частоты f переменного тока.

Например, в схеме, представленной на рис.17,а, сила тока определяется уравнением

,

где R_X и R_Y  сопротивление плеч потенциометра;

R  добавочное сопротивление;

r  сопротивление рамки гальванометра.

Поскольку изменение напряжения бортовых источников пи­тания достигает ±10% от номинала, схема, представленная на рис.17, а, с измерением силы тока i не нашла практического применения. Подобные схемы могут применяться при наличии источника питания с высокой точностью стабилизации.

Рис.18. Схемы электрических дистанционных манометров с индуктивным датчиком давления:

а с магнитоэлектрическим логометром; б с ферродинамическим логометром; 1 мембрана; 2 шток; 3 якорь

Влияние изменений напряжения и частоты источника питания на результаты измерения практически исключается в логометрических и компенсационных схемах.

Наибольшее распространение получили логометрические схемы (схемы с измерением отношения токов i₁/i₂).

На рис.17,6 представлена схема электрического дистанционного манометра с потенциометрическим датчиком давления и двухрамочным магнитоэлектрическим логометром. Схема питается от источника постоянного тока напряжением 27 в. Характеристика схемы определяется уравнением

,

где R_X и R_Y  переменные сопротивления в ом;

R_1, R₂ и R₃ постоянные сопротивления плеч моста в ом;

R₃=R₃’+R₃’’;

r=r₁+r_д и r₁  сопротивления рамок логометра в ом;

r_д  добавочное сопротивление в ом.

Конструкция датчика давления, применяемого в схеме (см. рис.17,б), отвечает кинематической схеме, изображенной на рис. 11.

Вариант схемы электрического дистанционного манометра с индуктивным датчиком и магнитоэлектрическим логометром изображен на рис.18, а. Схема питается от источника переменного тока напряжением 36 в частотой 400 гц. Схема на рис.18, а аналогична рассмотренной на рис.17,6 различие состоит лишь в том, что вместо переменных сопротивлений R_x и R_y (см. рис.17,6) на входе схемы включены переменные индуктивности L₁ и L₂ (см. рис.18, а), а протекающие по ним переменные токи выпрямляются с помощью диодов. В остальной части схемы идентичны, обе они работают с магнитоэлектрическим логометром.

Другой вариант электрической схемы дистанционного манометра с индуктивным датчиком и ферродинамическим логометром показан на рис.18,б. Схема также питается от источника36 в 400 гц, но отличается от рассмотренной выше тем, что в качестве указателя в ней используется ферродинамический логометр переменного тока. Конструкция датчика давления, используемого в схемах на рис.18,а и б, изображена на рис.12.

Рис.19. Компенсационная схема электрического дистанционного манометра

В рассмотренных на рис.17,6 и 18 схемах с логометрами величина измеряемого отношения токов i₁/i₂ не зависит от режимов питания, поскольку при изменении напряжения и ча­стоты оба тока i₁ и i₂ изменяются в одинаковой степени.

Компенсационные схемы в большинстве своем являются самобалансирующимися мостовыми схемами, в одно или два .пле­ча которых включены переменные сопротивления, индуктивности или емкости, а напряжение, снимаемое с диагонали моста, по­дается через усилитель на малоинерционный электродвигатель, непрерывно поддерживающий мост в состоянии равновесия путем вращения через редуктор компенсирующего электрического пре­образователя (потенциометрического, индуктивного, емкостного), также включенного в одно или два плеча моста. На рис.19 по­казан вариант компенсационной схемы с потенциометрическими преобразователями. Выходной величиной служит угловое пере­мещение  вала двигателя или выходной оси редуктора, связан­ной с электрическим преобразователем. Характеристика компенсационной схемы вытекает из условия равновесия моста. Для самобалансирующейся мостовой схемы (см. рис.19) с потенциометром на входе и потенциометром на выходе условие равновесия

,

где R_X  сопротивление одного из плеч выходного потенциометра;

R_П полное сопротивление входного потенциометра;

_М  максимальное значение угла .

Отсюда характеристика схемы

.

Компенсационные схемы могут работать как на постоянном токе, так и на переменном. Применение переменного тока пред­почтительнее по двум причинам: во-первых, усилители переменного тока не имеют дрейфа нуля, свойственного усилителям постоянного тока и, во-вторых, двигатели переменного тока проще и надежнее двигателей постоянного тока.

В результате сопоставления характеристик рассмотренных схем можно сделать некоторые выводы о рациональных областях их применения. В схемах с гальванометром (см. рис.17, а) сила тока зависит от напряжения источника питания. В логометрических и компенсационных схемах (см. рис.17, 6, 18 и 19) выходные величины i₁/i₂ и  не зависят от напряжения. Следовательно, при использовании датчиков с параметрическим выходом (R, L или С) целесообразно применять логометрические или компенсационные схемы, учитывая при этом, что компенса­ционные схемы дают более высокую точность, но более сложны, чем логометрические. Принципиально возможно и применение схемы с измерением силы тока, но при этом для исключения погрешностей, вызванных изменением напряжения источника пи­тания, необходима точная стабилизация напряжения.