Носов Н.А. - Расчёт и конструирование гусеничных машин (1066314), страница 109
Текст из файла (страница 109)
Их действие основано на том, что изменение механических напряжений в материале магнитопровода приводит к соответствующему изменению его магнитного сопротивления, а следовательно, и к изменению коэффициента самоиндукции обмотки. К достоинствам таких датчиков относятся значительная величина мощности, подводимой к исполнительному устройству, большая чувствительность, К достоинствам индуктивных датчиков относятся большая чувствительность, простота, надежность, отсутствие контактных устройств, недостаток — зависимость характеристик от частоты источника питания. Емкостные датчики. Емкостным датчиком называется устройство, содержащее конденсатор, емкость которого изменяется при изменении измеряемой неэлектрической величины. Емкость конденсатора зависит от площади обкладок з, расстояния между ними Й и диэлектрической постоянной е среды между обкладками С = 0,88 — „пФ.
(Х 1Ч.З8) Емкостные датчики применяются для измерения линейных и угловых перемещений, геометрических размеров, состава сред, вибраций, уровня жидкостей и других величин. Широко используются емкостные дифференциальные датчики (рис. Х1Ч.27). Они обладают большей чувствительностью и менее подвержены внешним воздействиям. Достоинствами емкостных датчиков являются высокая чувствительность, относительно малые вес и габариты, малая инер- 549 ционность; недостатки — влияние на работу датчика паразитных емкостей, необходимость источника напряжения высокой частоты, потребность в усилении снимаемого сигнала.
Генераторные датчики. Генераторными датчиками называются устройства, которые преобразуют регулируемую неэлектрическую величину в э, д. с. а) й) Сг Во всех отраслях про- С С мышленности широкое распространение нашли термоп а р ы, в которых в э. д.
с. преобразуется разность температур. Действие термопары — г)х основано на том, что, если — 1 -+АХ концы двух разнородных проводников спаяны и имеют Рис. Х1Ч.27. Емкостный дифференциальный датчик: а — схема; б — характе- раэнУю темпеРатУРУ, в их ристика цепи генерируется э. д. с. (рис.
Х1Ч.28). Табличные характеристики термо-э. д. с. материалов даются в паре с платиной. Величины термо-э. д. с. приводятся для гх = = 100' С и 1, = 0' С. В табл. ХЧ1.2 приведены характеристики некоторых промышленных термопар. Для измерения температуры до 2000' С применяются вольфрам — молибденовые и вольфрам — иридиевые термопары. .У 7 г б Т а б л и ц а Х1Ч.2. Характеристики некоторых промышленных термопар Я Платина †платиноро- днй 0,64 1800 ПП са гг Рис. Х1Ч.28. Термопара: а — схема; б — характе. ристики: а к г — электроды; а — спаа; а к Л вЂ” соадвкктелькые про- вода Хромель — алюмель Хромель — копель Медь — копень 4,1 6,95 4,75 ХА ХК МК 1000 600 350 В последнее время все более широкое применение находят термопары из полупроводниковых материалов, у которых термоэ.
д. с. доходит до 1 мв на 1' С, что в десятки раз больше, чем у металлических. Их недостатками являются малая прочность и ограниченный диапазон использования. 550 Действие п ь е з о э л е к т р и ч ее к и х датчиков основано на том, что при давлении на кристаллы некоторых материалов в направлении электрической оси на поверхности кристаллов (перпендикулярно электрической оси) появляются электрические заряды, пропорциональные усилию и не зависящие от геометрических размеров кристалла.
Включаются пьезоэлектрические датчики на вход усилителей с возможно большим входным сопротивлением. Усилитель и преобразователь соединяются экранированным кабелем. Их основным достоинством является безынерционность, недостатком — малая выходная мощность. Пьезоэлектрические датчики применяются для измерения быстро протекающих процессов, например давления газов в двигателях внутреннего сгорания, в стволах артиллерийских орудий. Т а х о г е н е р а т о р ы служат для получения напряжения, пропорционального скорости вращения, и используются как электрические датчики угловой скорости.
В зависимости от вида выходного напряжения они разделяются на тахогенераторы постоянного и переменного тока (синхронные и асинхронные). Тахогенераторы постоянного тока конструктивно изготавливаются как с возбуждением от постоянных магнитов, так и от электромагнитов. Синхронный тахогенератор представляет собой небольшую синхронную машину с ротором в виде постоянного магнита.
Его выходное напряжение имеет амплитуду и частоту, пропорциональные скорости вращения. Выходное напряжение тахогенератора обычно выпрямляется полупроводниковым выпрямителем. Обмотка возбуждения асинхронного тахогенератора питается от сети переменного тока, а в выходной обмотке наводится э. д. с. переменного тока, имеющая частоту сети и амплитуду, пропорциональную скорости вращения. Достоинствами тахогенераторов являются простота, высокая чувствительность и значительная выходная мощность. Недостатки следующие: а) наличие трущихся частей и 1цеток у тахогенераторов постоянного тока; б) при работе на нагрузку с небольшим сопротивлением сказывается влияние тока нагрузки, вызывающее изменение напряжения на выходе тахогенератора как вследствие падения напряжения в обмотке якоря и щеточных контактах, так и вследствие изменения реакции якоря; в) у тахогенераторов постоянного тока с постоянным магнитом может происходить старение магнита; г) у тахогенераторов постоянного тока с электромагнитом может изменяться сопротивление обмотки возбуждения вследствие изменения температуры; д) у синхронного тахогенератора переменного тока выходная э.
д. с. имеет переменную частоту; е) при изменении температуры изменяется сопротивление обмотки ротора тахогенератора. з51 Измерительные схемы В измерительных устройствах используются следующие измерительные схемы: непосредственного включения, мостовая переменного или постоянного тока, дифференциальная, компенсационная. Различают два режима работы измерительной схемы. 1. Схема работает на измерительный прибор с сопротивлением кх'„р )) тт' (например, на вход электронного усилителя). Ток, проходящий через измерительный прибор, практически равен нулю. В этом случае говорят о чувствительности схемы по напряжению 5 = —, где Лу — изменение выходной величины аи., ар датчика.
д Досп сОсс ! ис Рис. Х(т'.29. Схемы непосредственного включения датчиков: а — принципиальная; б — включение термопары; а — включение емкостного датчика 2. Если сопротивление измерительного прибора сравнимо с внутренним сопротивлением схемы, определяющей является чувствительность по току 5„= —. Ыар ск д Схемы непосредственного включения. Схема непосредственного включения является самой простой, так как содержит наименьшее количество элементов (рис.
Х1Ч 29). Сопротивление датчика га при изменении входной величины изменяется на Лг, при этом га = г + Лг илн га — — г — Лг. Определим значение тока т'„ю а также изменение тока М„р при изменении сопротивления датчика на Лг Чувствительность измерительной схемы Ла (а +?аа) + Аг (г + каа) Схема непосредственного включения может использоваться практически со всеми типами датчиков, но при этом следует бб2 учитывать ее недостатки: малую чувствительность, необходимость применения усилителя, наличие нулевого тока в нагрузке, нелинейность характеристики. Мостовые измерительные схемы.
Схема четырехплечего моста получила широкое распространение в измерительных устройствах в самых различных вариантах. Однако наибольшее распространение имеют два основных типа этой схемы: 1) равновесный (балансный) мост, при котором применяется нулевой метод измерения; 2) неравновесный (небалансный) мост с непосредственным отсчетом измеряемого параметра. Равновесный мост обеспечивает значительно большую точность и приме- я, няется в системах ручной или автоматической балансировки.
Мостовые схемы используются для преобразования выходных величин дат- я, чиков в напряжение или ток, пропор- 5 циональные изменениям преобразуемых параметров. 0а Наиболее часто применяются высокоомные мостовые схемы, т. е. входное сопротивление моста )т„» )т„где Я, — внутреннее сопротивление источ- яР ника питания. Для высокоомного моста )!(! приложенное напряжение можно счи- Рис. Х1Ч.ЗО. Мостовая изме- тать не зависящим от изменения сопро- ри и тивлений его плеч. В соответствии со схемой (рис.
Х1Ч.ЗО) ток в измерительной диагонали моста 1„я ()о (ЙЛа — Й~)1з) (%т + )Сз) Фз + Юа) йа + ЙЛз (йз+ Иа) + йзРа (Ит + йз) ' (Х 17.41) Условием баланса моста (l„р — — 0) является равенство )тфа = = )гз)са. Переменным в процессе измерений может быть одно из сопротивлений мостовой схемы (например, Ат = К, — термометр сопротивления), два (две части потенциометра какого-либо датчика) или все четыре (тензодатчики, два из которых работают на растяжение, два — на сжатие). Чувствительность мостовой схемы во втором случае получится вдвое, а в третьем — вчетверо больше, чем в первом.
Если мостовая схема работает с высокоомным измерительным прибором в диагонали, определяющим является дисбаланс моста по напряжению: ()„р = !„,й„я. Мостовые схемы питаются постоянным нли переменным током в зависимости от типов применяемых датчиков. Основными достоинствами мостовых схем являются повышенная чувствитель- ЗЗЗ ность при использовании дифференциальных датчиков, отсутствие нулевого тока в выходной цепи при заданном значении измеряемого параметра (мост сбалансирован), линейность большей части характеристики.
Дифференциальная измерительная схема. Дифференциальная измерительная схема (рис. Х1Ч.31) представляет собой электрическую цепь, состоящую из двух смежных контуров, в каждом из которых действует отдельная э. д. с. Измерительный прибор размещается в ветви, общей для обоих контуров, и реагирует на разность контурных токов/, и 1я. В соответствии со схемой: л г 20оаг г (г+ 2гца) 1 г 1 1 1 Датчии г -Лх г-Аг Рис. Х1Н.31. Дифференциальная измерительная схема Рис. Х1Н.З2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
