Дифференциально-трансформаторная система передачи.
Дисциплина «Основы автоматизации производства»
Тема: «ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
(ДАТЧИКИ)»
Вопросы:
Изучение измерительных преобразователей давления.
Измерительные преобразователи давления.
Давление в системе СИ измеряется в Паскалях: 1 Па = Н/м2. Широко используются внесистемные единицы: нормальная, физическая, техническая атмосферы. Нормальная атмосфера – это давление столба ртути высотой 760 мм при нормальных условиях, т.е. при температуре 0ºС. Давление, оказываемое столбом жидкости высотой h дается формулой p=ρgh . Имеют место соотношения:
Нормальная атмосфера: 760 мм рт. ст. = 1,013.105 Па,
Физическая атмосфера (1 бар): = 750 мм рт. ст. = 105 Па,
Техн. атмосфера = 735,6 мм рт. ст. = 0,98.105 Па = 10 м вод. ст.
В честь Торричелли назвали: 1 мм рт. ст. = 1 Торр.
Измерительные преобразователи давления можно классифицировать по следующим группам: жидкостные, пружинные, электрические, комбинированные.
В жидкостных преобразователях давления в качестве жидкости используются: ртуть, вода, этиловый спирт, керосин, глицерин. Типичный жидкостной манометр представляет собой U-образную трубку, размещенную на доске со шкалой. Один конец трубки (заполненной наполовину рабочей жидкостью), соединяется с пространством, в котором измеряется давление, а другой конец оставляют открытым. Измеряемое давление определяют через разность показаний в левом и правом колене. Предел измерений жидкостных манометров не превышает 1,5-2 атм.
|
|
|
А) б) в)
Рис. 2.31. Жидкостные манометры
На рис. 2.31 представлены некоторые виды жидкостных манометров. Наиболее распространенным прибором является U-образный манометр (рис. 2.31 а, б). Широкое распространение получили также однотрубные чашечные микроманометры (рис. 2.31 в).
Пружинные манометры.
Пружинные манометры относятся к наиболее распространенным приборам для измерения давления. Диапазон измеряемых давлений их чрезвычайно широк: от вакуума до 103 МПа. Принцип действия этих манометров основан на уравновешивании силы, возникающей под действием измеряемого давления, силой упругой деформации чувствительного элемента прибора: Р = кН, где к – коэффициент упругости материала чувствительного элемента, Н – величина деформации (перемещения) чувствительного элемента.
В качестве чувствительных элементов (ЧЭ) используются пружины следующих типов: а) одновитковые трубчатые; б) многовитковые (геликоидальные); в) плоские и гофрированные мембраны; г) сильфоны.
|
|
|
А) б) в) г)
Рис. 2.32. Пружинные манометры
Одновитковая трубчатая пружина или трубка Бурдона (рис. 2.32 а) представляет собой стальную или латунную трубку овального сечения, согнутую по дуге окружности почти на 270°. Один конец трубки соединен со штуцером, через который во внутреннюю полость трубки поступает среда, давление которой измеряется, а второй (свободный конец) запаян. Под действием измеряемого давления в металле трубки возникают механические напряжения, в результате которых свободный конец совершает перемещение. Конец пружины через поводок поворачивает зубчатый сектор и зубчатую шестерню (трибку) и вместе с нею указательную стрелку. При подаче на вход манометра избыточного давления трубка разгибается, а в случае разрежения – сгибается.
Многовитковая трубчатая пружина (рис. 2.32 б) обычно выполняется в виде винтовой пружины, что позволяет повысить чувствительность прибора. Угол поворота свободного конца трубки достигает 60°, при количестве витков от 6 до 9. Манометры с такой пружиной выпускаются чаще всего как самопишущие.
Мембранные манометры имеют в качестве ЧЭ упругие или эластичные (вялые) мембраны. Упругая мембрана – это гибкая круглая плоская или гофрированная пластина, способная прогибаться под действием давления. Эластичная мембрана, предназначенная для измерения малых давлений, представляет собой плоские или гофрированные диски, выполненные из прорезиненной ткани и зажатые между фланцами.
|
|
|
Измеряемое давление действует на мембрану, мембрана прогибается и воздействует на шток, соединенный со стрелкой (рис. 2.32 в).
Основой сильфонных манометров служит сильфон – тонкая цилиндрическая металлическая оболочка с поперечными гофрами (рис. 2.32 г), способная совершать значительные перемещения под действием давления или силы. Деформация сильфона вызывает перемещение штока и стрелки прибора.
Дифференциальные манометры.
А) б) в) г)
Рис. 2.33. Дифференциальные манометры
Для измерения разности давлений ΔР = Р1 – Р2 применяют дифференциальные манометры. Наиболее часто используются мембранные, сильфонные, колокольные и кольцевые дифманометры (рис. 2.33).
Чувствительным элементом мембранного дифманометра (рис. 2.33а) является блок из двух коробчатых мембран, помещенных в отдельные камеры. Внутренние полости мембран, заполненные дистиллированной водой, сообщаются между собой через отверстие в перегородке. Мембранная коробка, на которую действует большее давление, сжимается, вода вытесняется в другую коробку, стенки которой расходятся. Шток, жестко закрепленный к центру верхней мембраны, перемещается пропорционально разности давлений.
|
|
|
Принцип действия сильфонного дифманометра (рис. 2.33б) аналогичен. Вместо мембран здесь используются сильфоны. Связь между перемещением штока Н и перепадом давлений ΔР выражается зависимостью ΔР = кН, где к – постоянный для данного дифманометра коэффициент.
Чувствительным элементом колокольного дифманометра является колокол, погруженный в масло (рис. 2.33в). Силы, действующие на колокол со стороны большего из давлений, превышают силы, действующие со стороны меньшего давления. Под действием этих сил колокол перемещается, приводя в движение стрелку. Зависимость между разностью давлений и глубиной погружения колокола выражается уравнением: ΔР = К1 – К2Н, где К1 и К2 – постоянные коэффициенты.
Кольцевой дифманометр (рис. 2.33г) представляет собой прозрачное кольцо, наполовину заполненное рабочей жидкостью и разделенное герметичной перегородкой на две части (полости). К полостям над жидкостью подведены гибкие трубки для подачи давлений, а в центре вращения установлена ножевая опора. Для варьирования пределов измерения изменяют вес прикрепленного к кольцу груза.
Дифференциально-трансформаторная система передачи.
Системы передачи измерительной информации предназначены для сбора информации с удаленных от наблюдателя объектов. Используются следующие унифицированные системы передачи: пневматическая, электрическая токовая, электрическая частотная. Кроме этих систем применяются: реостатная, индуктивная, дифференциально-трансформаторная, сельсинная и др. дистанционные передачи.
Диффенциально-трансформаторная система передачи (рис. 2.34) состоит из первичного измерительного преобразователя, включающего в себя чувствительный элемент ЧЭ и дифференциально-трансформаторный преобразователь ДТ1, и приемника информации, в качестве которого используется вторичный прибор дифференциально-трансформаторного типа, оснащенный преобразователем ДТ2. Первичные обмотки ДТ- преобразовательных элементов соединены между собой последовательно и питаются от сети переменного тока. Вторичные обмотки ДТ-преобразовательных элементов включены по компенсационной схеме, в которой на вход электронного усилителя ЭУ поступает сигнал ΔU = ΔU1 – ΔU2. При протекании тока в первичных обмотках в секциях вторичных обмоток индуцируются ЭДС, величина и фаза которых зависят от положений стальных плунжеров, перемещающихся внутри катушек.
Рис. 2.34. Схема дифференциально-трансформаторной дистанционной передачи
При одинаковых положениях плунжеров ΔU1 = ΔU2 и на входе ЭУ ΔU = 0. Система находится в состоянии равновесия. Изменение измеряемого параметра вызывает деформацию ЧЭ, сопровождаемую перемещением плунжера преобразователя ДТ1. На его выходе появляется сигнал ΔU1, отличный от сигнала ΔU2. В результате на входе усилителя появляется сигнал ΔU, отличный от нуля. Усиленное напряжение разбаланса подается на обмотку реверсивного двигателя РД, который перемещает плунжер преобразователя ДТ2 в сторону уменьшения разбаланса, вплоть до полной компенсации. Таким образом, каждому положению плунжера катушки датчика соответствует аналогичное положение плунжера катушки приемника. С осью реверсивного двигателя кроме плунжера кинематически связаны также показывающее и записывающее устройства.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 68; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!