Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Емкостные дат но использова~ь также для измерения силы и давления. . мни' ' Магнитные датчики приближения опознают прибл иближение обьекта по изм паис нию характеристик магнитного поля и не имеют д по вижных частей. Прина влении работы может базироваться на индуктивност, и, магнитном сопротивлсн езис (ге!исгапсе), магниторезистивном эффекте или эфф и эффекте Холла. Магниторез 4, инне. нный эффект и эффект Холла обу~ловленсн од ф ним и тем же физическим нн. тся под воздейстн вием — сопротивление проводящего материала изменяетс д внешнего магнитного поля.
Если проводник к с элект ическим током подверни Р агнитой' ся воздействию магнитного поля, его с р оп отивление увеличивается (магии этого пронин зистивный эффект). роме т фф ). К ого, на противоположных сторонах этого пр потенциалов, которую можно измерить Ф ника возникает разность пот б . ' е поле ось оводник должен ыть р, б быть расположен так, чтобы магнитное по о ' ля но и'; азность потенциалов возникает ва ' е ля но направлению тока; рази н сс перпендикулярно р ик ля ной и магнитному полю, ю, и напРавлению тока. Теометрнн сг оси, перпендикул р , "тобы максимальным был либо магна ма п оводника выбирается так, что тй бо эффект Холла. Датчики Холла часто в по ню резистнвный эффект, либо эф ект из полупроводниковых материалов.
444 датчикитемпературы Зависимость свойств многих материалов от температуры не всегда является недо„ком — из таких материалов изготавливаются датчики температуры. Конструк- ~ыбирается таким образом, чтобы усилить температурную зависимость какой- „бо электрической характеристики. Эта зависимость, как правило, является н „„виной, что создаст дополнителъные трудности при ее воспроизведении, Обыч„„„именяются три типа датчиков температуры: — гермоэлементы; — резистивные детекторы температуры; термисторы Пример 4 4 Термоэлементы Первый термоэлемент был создан в 1887 году французским ученым Ле Шателье (! е С)саге!! ег).
В термоэлементе две точки контакта А и В соединены двумя параллельными проводами, выполненными из разных металлов (например, алюминий и медь). Таким образом создается замкнутая цепь (рис. 4.14). А Сц Ее 12 Т2 Сц Сц "с 4 14. П гш ип Рннцип работы термоэлемента. Если температуры точек А и В различа- тсл, то по замки ой е не угой пепи циркулирует ток.
На правом рисунке показана реальная ннь для изме ения Р ния этого тока. Точка А соответствует "горячему" спаю, а В н С— од"ему. Точки В н С а,' н — хочкв В н С должны иметь одинаковую температу У РУ р мпературы в точках А и В одинаковы, токе цепи не проте- Дотех пор покате Кать э ет Еслитемпе ат ы Р' урывточкахАи Вотличаются,топоцепиначинаетпротеть электрический ток.
ть э - Это явление называется термоэлекгр " нлн эффектом Сибека (ЯееЬес(с), по имени открывшего его в 1821 году называемая термоэлектродвнжущая сила увеличивает- ~~~дователя. Эта так делах н ак функция азн р ости температур. Возникающее напряжение лежит в презунствн х нескольких ми с и ливольт, что требует применения дополнительной очень — оэтому сравнительно доРогостоящей — электронной изтвительной — и п тельной аппа ат „„„,„, ~ровня сигнала ел~~у~~ тщатель ру передачи и сое "" "ду, что те разность температур а "е 144 Глава 4 Вхоц и выхоц физических вроде соя 145 овые датчики 4.
4 диалога Пример 4.6 Пример 4.5 — -1ча Т+Ь Т Я го значение, поэтому температура одного из контактов должна быть известя с высокой точностью. Для различных температурных диапазонов используют, ся разные сочетания металлов. Термоэлементы весьма надежны и недорога имеют малую теплоемкость и способны работать в широком диапазоне темп . ратур. Международная электротехническая комиссия (МЭК, 1пяегпайо««1 Е1есьго1есппгса1 Сотт1яноп — 1ЕС) определила некоторгле стандартные тилн термоэлементов (стандарт 1ЕС 584-1).
Элементы имеют индексы В, 8, В, К ) Е, Т в соответствии с диапазоном измеряемых температур. Металлы имеют положительный температурный коэффициент сопротивлез т. е. с увеличением температуры сопротивление проводника растет. Это свойство ля пользуется в резнстивиых детекторах температуры. Резисти вны й детектор температуры Резистивные детекторы температуры (гея(яяапсе гетрега1иге г(еяесяог— КТР) обычно выполняются из платиновой проволоки. Сопротивление Я является практически линейной функцией температуры Т( С) при опорном значении То = 0 'С. Отношение сопротивления Я при температуре Тк сопротивлению Ко при опорной температуре То можно выравнять как где а — зто температурный коэффициент сопротивления и Ь вЂ” положительная или отрицательная постоянная (рис.
4 15). Для платины типичными значеяя. ями параметров являются а = 0.0041 С ~) иб- 0.59 10 ГС ). р 4 15 температурная характеристика сопРотивления Резистивного детектоР а температуры и термнстора ствуют КТР для набора стандартных сопротивлений. Наиболее часто Сущест з мый тип имеет сопротивление 100 Ом при опорной температуре 0 'С используе. нли 2 ° 23 К; у него есть собственное имя — Р1-100. ,икн типа КТР имеют весьма низкую чувствительность, и любой ток й Датчи уемый для определения изменения сопротивления, будет нагревать всполья. 2 датчиК, „„изменяя его показания на величину, пропорциональную 1 . Выходное сопрот в Ротивлеяие чаще всего измеряется мостовыми схемами. термистор Термистор (Йегтигог), т.
е. температурно-зависимый резистор, изготавливается из полупроводникового материала, имеющего отрицательный температурный коэффициент и высокую чувствительность. Его сопротивление нелинейно зависит от температуры Р(11Т-11т„) о е гле Т вЂ” температура в градусах Кельвина, Яо — сопротивление при опорной температуре То (обычно 298 К, т. е. 25 'С ), а (5 — постоянная (обычно 3000— 5000 К). Наклон кривой К вЂ” Т(рис.
4.15) соо~ветствует температурному коэф- фициенту а, который, в свою очередь, является функцией температуры я(лу)яо) -1' (Я/11о) Значение коэффициента а обычно лежи~ в диапазоне от — 0.03 до — О.ООК прн 25 'С (298 К) Из-за конечного сопротивления термистора при протекании по нему тока зылеляется тепло. Энергия, выделяемая в термисторе при 25 С, имеет обычно "прядок 0.002 мВт. При постоянной рассеяния около 1 мВт/'С температура датчик чика будет повышаться на 1 С (на воздухе) на каждый милливатт рассеиваемой мощности Те мис Рмистор не явяяется точным датчиком температуры.
Однако, благодаря своей ч в чувствительности, он используется для измерений малых отклонений темпе ат Ратуры, Это устройство довольно надежно как механически, так и электРически Не . Нелинейное выходное напряжение термистора должно быть преобРазовано в ли в линейную зависимость от температуры. Это можно сделать с помощью аналого гового устроиства или программным способом. Программными средствами м цию, об ати ожно непосредственно задать градуировочную таблицу или фупкРатиую характеристике термистора. Линейность характеристики мож- У, присоединив к термистору несложные электронные устройства. "о получить, еРмнсто гя Ры применяются для измерения температур вплоть до 500 — 600 С.
4 4.5 Измерение расхода Из "зрение а Р схода (11от гаге) играет жизненно нажну|о роль в промышленности, мотря на б я ольшую потребность в качественных датчиках расхода, точность этих 146 Глава 4. Вход и выход физических проц Чесс гавые датчики диалога 147 Р« Рг т=р И Р2 р оставляет желать лучшего. Однако постоянно повышая« устройств до сих па остав требования к качест ву продукции во многих областях производства обуслов. п ппа«оа«в необхо имасть п д ь прямых и точных методов измерения расхода.
Иногда апра~ ~ Уславлив.. применение даже очень дорогих датчиков. да. ногда апра~ Измерение расхода базируется на физических свойствах движущейся жида~„ связанных либо с массой, либо с объемом. В случае однородной несжимаемой жн сти эти два показателя связаны через плотность р имаемои ж„„, а мембраны диффервнциальнь«й б трансформатор Однако многие жидкости, применяемые в промышленности, е им , н еют поставив«в плотности, или ее трудно определить, Примером является сырая нефть, представлв«, щая собой на выходе из скважины смесь собственно нефти ( е ти (которая сама по себе- сложная смесь жидких и твердых углеводородов), в , воды, песка, других сопутствуюв«в« веществ, растворенного воздуха и пузырьков попутного га, .
Б за. ольшинство метода измерения расхода основано на объемных показателях. Ни е я . иже кратко рассмотрены в«. которые из них, а также методы, связанные с измерением массового расхода. Во мнощ случаях инте ееп е у р . представляет не только мгновенное значение расхода, но и общее кь ваго расхода. о мнощ« личество жидкости, прошедшее через точку измерения (например, для асчета пла«ь жей), Измерительный прибор в этом случае называется расходамером (/«ои«тегег). Измерение объемного расхода Объемный асхо можно р д.
определить на основе скорости истечения потока. Сняв« между этими величинами о н д означно определяешься геометрией сечения трубы, гж производи~ся изме ение, по р, этому их взаимный пересчет легко выполняется с пома. щью калибровочной таб и р ° " таблицы, поставляемои производителем датчика. Для измерь ния объемного асхо р' да можно использовать следующие физические принципьк — разнос~ь давлений; — скорость вращения турбины; — распространение ультразвука в жидкости; — магнитную индукцию; — интенсивность образования вихрей.
Датчики расхода, основанные на измерении разности давлений, работают в саа« ветствии с законом Бернулли. движущаяся в трубопроводе жидкость имеет посто"" ный обьемный мнь й расход во всех сечениях. даже если трубопровод имеет сужение, 'в массовый и объемный расход должны оставаться одинаковыми, Чтобы Удовлетвв' Рить законы сохранения энергии и количества движения, в месте сужения скорое~~ статическое давление жидкости должны отличаться от остальных сечений трубопрв вода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
