Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Схема включения сельсинов в индикаторном режиме



Индуктивный датчик — бесконтактный датчик, предназначенный для контроля положения объектов из металла (к другим материалам не чувствителен).

Индуктивные датчики широко используются для решения задач АСУ ТП. Выполняются с нормально разомкнутым или нормально замкнутым контактом.

Принцип действия основан на изменении параметров магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности внутри датчика.

Общие сведения о датчиках

Датчиком (измерительным органом, чувствительным элементом) называется элемент, преобразующий контролируемую или регулируемую величину в величину другого вида, более удобную для воздействия на управляющий орган системы автоматики.
С помощью электрических датчиков получаются наиболее простые и надежные формы связи задающих и исполнительных систем автоматического регулирования. Электрические датчики используются практически во всех областях современной техники.
Датчики, применяемые в устройствах автоматики должны обладать следующими качественными основными характеристиками:
1. Минимальным моментом инерции;
2. Линейностью характеристики

 

Uвых = К*а;

где Uвых — напряжение, снимаемое с датчика; К - крутизна выходной характеристики; а - угол поворота датчика;
3. Минимальным порогом чувствительности (для фиксирования малых углов поворота);
4. Минимальными массой и габаритами подвижных частей (что обеспечивает снижение моментов инерции и трения);
5. Максимальной мощностью сигнала, снимаемого с датчика;
6. Выходным напряжением, не содержащим помех;
7. Надежной работой при заданных условиях эксплуатации, как в нормальных атмосферных условиях, так и при повышенной (пониженной) температуре и влажности;
8. Надежной работой при механических воздействиях (тряске, вибрации и т. д.).
Наибольшее распространение получили следующие основные типы датчиков: потенциометрические, индуктивные, емкостные, пневматические, гидравлические и др. Кроме того, используются сельсины, вращающиеся трансформаторы, фотоэлектрические, тензометрические датчики и другие устройства



Трансформаторный датчик
Трансформаторный датчик - , измерительный преобразователь в виде трансформатора, вторичное напряжение которого изменяется в результате изменения воздушного зазора в сердечнике (или взаимного перемещения обмоток) пропорционально измеряемой величине (перемещению, усилию). Трансформаторный режим работы сельсинов Сельсины, работающие в трансформаторном режиме, конструктивно не отличаются от сельсинов, работающих в индикаторном режиме, и применяются в следящих системах. На рисунке показана схема включения сельсинов, работающих в трансформаторном режиме. Отличие этой схемы от схемы включения сельсинов в индикаторном режиме, состоит в том, что однофазная обмотка ВП сельсина-приемника С-П не включается в сеть переменного тока, а подключается к управляющему блоку усилителя У. При подаче питания в обмотку возбуждения ВД сельсина-датчика С-Д в обмотках синхронизации потечет ток, который в сельсине-приемнике создаст пульсирующий магнитный поток.   Схема включения сельсинов в трансформаторном режиме В исходном положении ротор этого сельсина должен быть расположен так, чтобы его ось была ориентирована перпендикулярно оси пульсирующего магнитного потока, созданного обмотками синхронизации. В этом случае оси обмоток ВД и ВП будут сдвинуты в пространстве на 90° и напряжение на выводах обмотки ВП равно нулю. На усилитель СУ не будет подаваться сигнал, и он не будет давать питание на исполнительный двигатель ИД. Система будет неподвижна. Если теперь повернуть ротор сельсина-датчика С-Д на какой-либо угол α, то токи в обмотках синхронизации изменятся, и ось магнитного потока в сельсине-приемнике С-П повернется на тот же угол. При этом появится напряжение на обмотке ВП, пропорциональное sin α. На вход усилителя У поступит сигнал. Усиленный сигнал от усилителя У поступает на двигатель ИД, который приводит в действие исполнительный механизм ИМ и одновременно поворачивает ротор сельсина-приемника в такое положение, когда его обмотка ВП снова будет сдвинута на 90° относительно оси обмотки ВД. В этом положении подача сигнала на усилитель прекращается и привод останавливается. Таким образом, исполнительный механизм будет повторять повороты или вращение ротора сельсина-датчика (будет «следить» за поворотами ротора сельсина-датчика). Индикаторный режим работы сельсинов

Схема включения сельсинов в индикаторном режиме показана на рисунке. Один из сельсинов (например, левый) называется датчиком, а другой (правый) приемником. Иногда один сельсин-датчик управляет несколькими приемниками. В индикаторном режиме осуществляется дистанционная передача угла. При этом внешний нагрузочный момент на валу сельсина-приемника практически отсутствует.



Схема включения сельсинов в индикаторном режиме

Обычно вал сельсина-приемника поворачивает стрелку или шкалу измерительного прибора, движок реостата и т. п. Если углы поворота соответствующих обмоток фаз сельсина-датчика βд и сельсина-приемника βп по отношению к осям полюсов одинаковы (βд = βп) , а обмотки возбуждения сельсинов ВД и ВП включены в одну и ту же сеть, то пульсирующие магнитные поля, созданные этими обмотками, наведут в соединенных друг с другом одноименных обмотках синхронизации одинаковые ЭДС:



ЕАД = ЕАП; ЕВД = ЕВП; Ес,д = Ес,п

Одноименные ЭДС сельсина-датчика и сельсина-приемника имеют встречное направление, поэтому в обмотках синхронизации не возникает токов и электромагнитные моменты сельсинов равны нулю.

Если теперь повернуть ротор сельсина-датчика на какой-то угол Δβ1 = βд — βп, то одноименные «фазы» сельсинов окажутся не в одинаковых условиях по отношению к магнитным полям и их ЭДС не будут равны (ЕАд ≠ ЕАп и так далее). Вследствие этого в обмотках синхронизации возникнут токи, которые, взаимодействуя с магнитными полями, создадут вращающие моменты. Моменты, действующие на роторы сельсина-датчика и сельсина-приемника, направлены в противоположные стороны и под их влиянием угол рассогласования Δβ1 уменьшится. Если при повороте на Δβ1 ротор сельсина-датчика будет закреплен, то ротор сельсина-приемника под действием возникшего момента также повернется на угол Δβ1 и опять, будет выполняться равенство β’Д = β’П.

В реальных условиях сельсины всегда дают некоторые погрешности в передаче угла. Эти погрешности вызваны наличием трения в подшипниках и щетках, неточностью изготовления и др. В зависимости от класса точности сельсины позволяют осуществить передачу угла с погрешностью 0,25-2,500.

АСТАТИЧЕСКАЯ САР

система регулирования автоматического, содержащая астатический регулятор. Примером можетслужить система автоматич. регулирования уровня жидкости (см. рис.): при увеличении (уменьшении)расхода жидкости поплавок перемещается и замыкает верхний (нижний) контакт. Двигатель изменяетположение задвижки, к-рая увеличивает (уменьшает) приток жидкости. В этом случае установившеесясостояние при любом расходе жидкости имеет место только для одного значения регулируемой величины,соответствующего нейтральному положению реле. См. также Статическая САР.

Астатическая САР уровня жидкости: ЭД - электродвигатель; T1 - входная труба; 3 - задвижка; П -поплавок; Т2 - выходная труба; 1 и 3 - верхний и нижний контакты реле; 2 - подвижный контакт реле

 

СТАТИЧЕСКАЯ САР

система регулирования автоматического, содержащая статический регулятор. Примером может служитьсистема регулирования уровня жидкости в сосуде (см. рис.).: при увеличении (уменьшении) расходажидкости поплавок перемещается и задвижка поднимается (опускается), увеличивая или уменьшая притокжидкости в сосуд. В этом случае установившийся режим наступает тогда, когда расход равен притоку, чтосоответствует нек-рому уровню, отличному от первоначального. См. также Астатическая САР.

Статическая САР уровня жидкости: Т1 - входная труба; 3 - задвижка; Р - рычажная система; П - поплавок;С - сосуд с жидкостью; T2 - выходная труба

 

Основные законы управления

 

Под законом управления в автоматике понимают математическую зависимость, по которой управляющее устройство или регулятор воздействует на объект управления. В автоматике будут рассмотрены только простейшие законы управления, в которых управляющие воздействия линейно зависят от отклонения от его интеграла и дифференциала.

1. Пропорциональный закон (П-закон).

Это закон реализуется пропорциональным регулятором (П-регулятором). П-регулятор реализует статическое регулирование. Рассматриваемы законы регулирования реализуются при помощи автоматических устройств или регуляторов, на вход которых подается отклонение управляемой величины (сигнал рассогласования), а на выходе формируется управляющее воздействие.

Уравнение П-закона имеет вид:

1.1

 

где кр - коэффициент передачи регулятора (коэффициент усиления регулятора).

U(t) – управляющее воздействие (формируется на выходе регулятора).

e(t) – отклонение управляемой (регулируемой) величины от заданного значения (поступает на вход регулятора).

2. Интегральный закон (И-закон).

Рассматриваемый закон реализуется И-регулятором в процессе астатического регулирования. Уравнение закона:

1.2

1.3

 

где кр – коэффициент передачи И-регулятора

Ти – постоянная времени интегрирования И-регулятора

3. Пропорционально-интегральный закон (ПИ-закон)

Данный закон регулируется ПИ-регулятором, т.е. происходит пропорциональное регулирование с интегральной коррекцией. Регулирование в данном случае является астатическим. Выражение ПИ-закона:

1.4

 

1.5

 

4. Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон (ПИД-закон).

Данный закон регулируется ПИД-регулятором, а само регулирование является астатическим. Выражение этого закона:

1 1.6

 

где Ти; Тд – постоянные времени интегрирования и дифференцирования ПИД-регулятора.

Графики поведения управления управляемой величины во времени, при участии в системе различных регуляторов. Рассматриваемый ОУ обладает свойством саморегулирования.

 

 

1 – система самовыравнивания без регулирования.

2 – система с П-регулятором.

3 – система с И-регулятором.

4 – система с ПИ-регулятором.

5 – система с ПИД-регулятором.

ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В МУ

В настоящее время во многих электротехнических устройствах широко применяются обратные связи. Обратная связь — это такая связь, при которой воздействие от последующих звеньев системы передается какому-либо из ее предшествующих звеньев. Различают положительные и отрицательные обратные связи. При положительной обратной связи увеличение значения какой-либо величины на выходе последующего звена приводит к увеличению результирующего воздействия на входе предшествующего звена. При отрицательной обратной связи повышение выходной величины приводит к уменьшению результирующего воздействия на входе. Обратные связи именуются по роду той величины, в зависимости от изменения которой они оказывают воздействие на вход предшествующего звена. Так, существуют обратные связи по току, напряжению, скорости, ускорению и др.

Обратные связи дают возможность изменять свойства и характеристики устройства в желаемом направлении. В магнитных усилителях обратные связи служат, в частности, для увеличения коэффициентов усиления.

В магнитных усилителях различают внешнюю и внутреннюю обратные связи. Внешняя обратная связь осуществляется в большинстве случаев с помощью специальной обмотки обратной связи.

Рис. 6.45. Схема МУ с внешней обратной связью и с выходом на переменном токе
Рис. 6.46. К построению характеристики управления МУ с внешней обратной связью

На рис. 6.45 приведена схема МУ с внешней обратной связью по току, в которой постоянный по направлению ток io.c обмотки обратной связи ОСравен по абсолютному значению изменяющемуся по направлению току iприемника.

Магнитный усилитель показан на рис. 6.45 в виде его условного изображения. Здесь, как и в дальнейшем, будем считать, что все обмотки намотаны в одном направлении, а их начала обозначены точками.

Обмотки обратной связи ОСдолжны быть включены подобно обмоткам управления ОУ,т. е. встречно. Для изменения интенсивности действия обратной связи можно шунтировать обмотки ОС резистором.

Если приемник рассчитан на питание постоянным током, его следует включить за выпрямительным мостом, непосредственно в цепь обмоток ОС.

Если имеется характеристика управления Iср (Iу) МУ без обратной связи (рис. 6.46), то нетрудно построить характеристику управления Iср (I'у) МУ с обратной связью.

Действительно, для любого тока Iср МУ без обратной связи можно написать

(6.49)

Fп.с = Iуwу,

где Fп.с — МДС, создаваемая постоянным током.

Для получения того же тока Iср усилителя с обратной связью необходимо иметь такую же МДС постоянного тока. Но в этом случае она создается двумя обмотками:

(6.50)

Fп.с = I'уwу + Iсрwо.с.

Приравнивая правые части (6.49) и (6.50) и решая относительно I'у, получим

(6.51)

I'у = Iу - Iсрwо.с /wу .

Расчет характеристики Iср (I'у) можно произвести в следующем порядке. Задаемся током Iср и по характеристике Iср(Iу) находим ток Iу. Зная Iср и Iу, по формуле (6.51) подсчитываем ток I'у, соответствующий току Iср. Характеристика Iср (I'у) приведена на рис. 6.46.

Рис. 6.47. К пояснению релейного режима работы МУ

Характеристика Iср (I'у) в отличие от характеристики Iср(Iу) несимметрична. В области Iу > 0, соответствующей положительной обратной связи, угол наклона характеристики управления по отношению к оси абсцисс увеличивается, что приводит к повышению коэффициентов усиления МУ. В области Iу < 0, соответствующей отрицательной обратной связи, угол наклона характеристики и коэффициенты усиления уменьшаются. Можно так подобрать число витков wo.c, что участок abхарактеристики Iср (I'у) будет перпендикулярен оси абсцисс и коэффициенты усиления возрастут до бесконечности. Однако при этом МУ станет неуправляемым. Практически можно получить коэффициент усиления по мощности до нескольких тысяч. При дальнейшем увеличении числа витков wо.с МУ будет иметь характеристику Iср (I'у), показанную на рис. 6.47, и будет работать в релейном режиме. Этот режим работы МУ характеризуется тем, что при плавном изменении тока управления происходит скачкообразное изменение тока приемника. В соответствии с характеристикой Iср (I'у), изображенной на рис. 6.47, скачкообразное изменение тока приемника будет происходить в случае уменьшения тока управления при I'у1, а в случае его увеличения — при I'у2. Магнитные усилители, работающие в релейном режиме, находят применение в устройствах автоматики.

Внутренняя обратная связь осуществляется с помощью диодов, включаемых в цепи обмоток МУ при их параллельном соединении.

На рис. 6.48 приведена схема МУ с внутренней обратной связью и с выходом на переменном токе. Дополнив электрическую цепь рис. 6.48 еще двумя диодами, получим МУ с выходом на постоянном токе (см. рис. 6.50).

Диоды Д1 и Д2 (рис. 6.48) включены так, что ток в каждой из рабочих обмоток может существовать лишь в различные полупериоды и может иметь только одно направление. Так, при
i > 0 ток направлен от начала к концу левой рабочей обмотки, при i < 0 — от конца к началу правой обмотки. В результате этого появляются постоянные составляющие тока iрабочих обмоток (см. гл. 5), которыми и подмагничиваются магнитопроводы.

Рис. 6.48. Схема МУ с внутренней обратной связью
Рис. 6.49. Характеристика управления МУ с внутренней обратной связью

Существенным в работе МУ с внутренней обратной связью является их способность к самонасыщению. Действительно, когда Iу=0, магнитные потоки магнитопроводов могут изменяться лишь за счет токов рабочих обмоток. Если, например, ток i > 0 и уменьшается, то будет уменьшаться и магнитная индукция левого магнитопровода. Однако при i= 0 магнитная индукция становится равной индукции остаточного намагничивания Вrи далее уменьшаться не может. В случае применения ферромагнитных материалов с «прямоугольной» петлей гистерезиса индукция остаточного намагничивания примерно равна индукции насыщения: ВrBs.Следовательно, магнитопроводы МУ оказываются насыщенными за счет тока рабочих обмоток, несмотря на то, что Iу = 0. Благодаря указанному свойству МУ с внутренней обратной связью называют часто усилителями с самонасыщением.

Насыщенному состоянию магнитопроводов при Iу = 0 соответствуют наибольшие значения тока, напряжения и мощности приемника. Для уменьшения степени насыщения сердечников необходимо пропускать по обмоткам управления размагничивающий ток Iу < 0. Характеристика управления МУ с внутренней обратной связью, магнитопроводы которого имеют идеализированную прямоугольную петлю гистерезиса, приведена на рис. 6.49.

Минимальный ток рабочей цепи Iср min и ток управления Iуlсущественно зависят от коэрцитивной силы Нсд динамической петли гистерезиса.

Коэрцитивная сила Нсд у материалов с прямоугольной петлей гистерезиса невелика, поэтому токи Iср min и Iуl весьма малы. Коэффициент усиления по мощности МУ с внутренней обратной связью доходит до нескольких тысяч.

Следует обратить внимание на то, что угол наклона рабочей части abхарактеристики Iср (Iу) МУ с внутренней обратной связью и, следовательно, его коэффициенты усиления в сильной степени зависят от вида динамического цикла гистерезиса и обратных сопротивлений диодов. В частности, отличие цикла гистерезиса от прямоугольного или применение диодов с относительно небольшим обратным сопротивлением приводит к тому, что полное насыщение сердечников наступает не при Iу = 0. а при некотором значении Iу > 0.

 

СМЕЩЕНИЕ В МУ

В некоторых случаях оказывается необходимым сместить характеристику управления Iср (Iу) МУ вдоль оси абсцисс, чтобы получить требуемые значения токов рабочей цепи при заданных значениях токов управления. Например, иногда бывает необходимо у МУ с внутренней обратной связью иметь минимальный ток Iср min при Iу = 0 или у МУ с релейной характеристикой получить скачкообразные изменения тока рабочей цепи при иных токах управления, чем на рис, 6.47.

Рис. 6.50. Схема МУ с внутренней обратной связью и обмоткой смешения Рис. 6.51. К построению характеристики управления МУ с внутренней обратной связью и обмоткой смещения

Для смещения характеристики управления вдоль оси абсцисс используют специальные обмотки смешения ОСМ,питаемые постоянным током. Схема магнитного усилителя с внутренней обратной связью, выходом на постоянном токе и обмоткой смещения приведена на рис. 6.50.

Если имеется характеристика Iср (Iу) МУ без смещения (рис. 6.51), то легко построить характеристику Iср (I'у) МУ со смещением, пользуясь следующей формулой, аналогичной формуле (6.51):

(6.52)

I'у = Iу - Iсмwсм /wy .

Очевидно, при Iсм > 0 характеристика Iср (I'у) сместится относительно характеристики Iср (Iу) влево на Iсмwсм /wy (рис. 6.51), при Iсм < <0 — вправо.

Магнитный пускатель- это электротехнический препарат, предназначенный для дистанционного запуска, поддержания работы, остановки и защиты асинхронного электрического двигателя. Нередко пускатели применяются и для автоматического (с помощью датчиков света, таймеров и т. п.) или удаленного включения мощных линий освещения, электрообогревателей и т. п.

 

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле: ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы.

Индуктивные датчики

Датчики, преобразующие перемещение в изменение индуктивности, называют индуктивными. Датчики, преобразующие перемещение в изменение взаимной индуктивности, принято называть трансформаторными (или взаимоиндуктивными). В трансформаторных датчиках изменение взаимной индуктивности можно получить не только при изменении: полного сопротивления, но и при перемещении одной из обмоток. Датчики, основанные на изменении магнитного сопротивления,, обусловленном изменением магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника под воздействием механической деформации,, называют магнитоупругими. Датчики, в которых скорость изменения измеряемого механического параметра преобразуется в индуктированную ЭДС, называют индукционными или магнитоэлектрическими.

Индуктивные датчики представляют собой дроссель с изменяющимся воздушным зазором Д или изменяющейся площадью 5 поперечного сечения магнитопровода. Выходным параметром является изменение индуктивности Ь (или полного сопротивления 1) обмотки, надетой на сердечник. Широко распространены также индуктивные датчики соленоидного типа с разомкнутой магнитной цепью.

Индуктивные датчики с переменным зазором имеют ограниченный диапазон измерений (от 0,01 до 2 мм), так как при большем зазоре зависимость Ь={(А) становится нелинейной. Датчики с регулируемой площадью поперечного сечения магнитопровода имеют большую линейность (в диапазоне до 5-8 мм). Датчики соленоидного типа пригодны для измерения больших перемещений (до 50-60 мм).

Недостатком индуктивных датчиков является наличие на выходе постоянной составляющей сигнала, для компенсации которой применяют мостовые или дифференциальные схемы.

Трансформаторные датчики

Трансформаторные датчики представляют собой магнитопровод с двумя обмотками) и ферромагнитный сердечник. При перемещении сердечника изменяется взаимная индуктивность обмоток. С целью снижения постоянной составляющей сигнала на выходе применяют дифференциально-трансформаторные схемы, в которых вторичные обмотки со и ©г" включены встречно. Погрешность этих датчиков вызывается колебанием напряжения и частоты питания, температуры.

Достоинствами индуктивных и трансформаторных датчиков являются: высокий коэффициент преобразования (можно работать без специальных усилительных устройств), простота конструкции.

Магнитоупругие датчики

Магнитоупругие датчики представляют собой ферромагнитный сердечник с обмоткой, при деформации которого от сжимающих, растягивающих или скручивающих усилий (Р) происходит изменение магнитной проницаемости сердечника и изменение его магнитного сопротивления г=1(Р). Это приводит к изменению индуктивности обмотки, помещенной на сердечнике или взаимной индуктивности между обмотками.

По принципу действия магнитоупругие датчики делят на две группы: дроссельного и трансформаторного типа. В датчиках дроссельного типа изменение магнитной проницаемости сердечника приводит к изменению полного электрического сопротивления г катушки дросселя. Эти датчики просты, нечувствительны к колебаниям напряжения питания и изменениям температуры. Поэтому датчики дроссельного типа применяют при измерениях, не требующих высокой точности.

Магнитоупругие датчики трансформаторного типа имеют более высокие коэффициент преобразования и точность, чем дроссельные.

Индукционные датчики

Индукционные датчики выполняют с постоянным магнитом или электромагнитом, через обмотку которого пропускается постоянный ток. Эти датчики в отличие от вышерассмот-ренных индуктивных, трансформаторных и магнитоупругих относятся к разряду генераторных, так как при воздействии входной величины они генерируют электрическую энергию. В них используется явление электромагнитной индукции - наведение ЭДС в-электрическом контуре, в котором меняется магнитный поток.

Наводимая ЭДС в катушке зависит не от абсолютного значения магнитного потока, а от скорости его изменения внутри контура. Поэтому индукционные датчики применяют только для измерения; скорости угловых или линейных перемещений.

Пьезоэлектрические датчики

Основаны на использовании пьезоэлектрического эффекта, суть которого заключается в том, что некоторые материалы при механическом нагружении образуют электрические заряды (прямой пьезоэффект). Оценивается пьезоэффект пьезомодулем К, характеризующим связь между приложенной нагрузкой Р и возникающим электрическим зарядом С}, т. е. С} = КР. Такими свойствами обладает ряд природных кристаллов: кварц, турмалин и др. и искусственных кристаллов: сегнетовая соль, дигидрофосфат аммония, титанат бария и др.

Пьезоэлектрические датчики пригодны для измерения давления, силы, виброускорений и др.

Выходная мощность пьезоэлектрических датчиков очень мала (генераторные датчики), поэтому датчик включается в измерительной схеме на вход усилителя с возможно большим входным сопротивлением. Эквивалентная схема включения пьезоэлектрического датчика в измерительную цепь представлена. Упрощенная эквивалентная схема указана где сопротивление. Из схемы следует, что выходным сигналом датчика является напряжение соответственно емкость самого пьезопреобразователя, соединительного кабеля и входная емкость измерительной цепи).

Погрешности пьезоэлектрического датчика складываются из погрешности от изменения емкости Свх, температурной погрешности, погрешности от способа установки датчика на объекте и др.

Достоинства пьезодатчиков: малые габариты, простота конструкции, надежность в работе, возможность измерения быстро переменных параметров.

Датчики термоэлектрические и термосопротивления

Термоэлектрические датчики (термопары) основаны на явлении возникновения в спаянных или сваренных разнородных проводниках (электродах) термозависимой ЭДС. Значение ЭДС зависит от разности температур горячего и холодного спаев и материала электродов. Термо-ЭДС пропорциональна разности температур между горячим и холодным спаями термопары. По термо-ЭДС, измеренной при постоянной температуре холодного спая (обычно 0°С), или внося поправку на отклонение от 0°С, определяют контролируемую температуру. Для упрощения ввода этой поправки холодные спаи выводят из зоны высоких температур и приближают к измерительному прибору с помощью компенсационных проводов. Обычно поправка вводится автоматически, например, при использовании в качестве измерительного прибора - потенциометра типа КСП.

Погрешности термопар появляются в результате отклонения действительной характеристики термопары от первоначальной градуировочной характеристики из-за старения термоэлектродов, а также нелинейности характеристики.

Одним из способов термокомпенсации холодного спая является использование мостовой схемы, включаемой последовательно с термопарой. Мост устанавливают вблизи холодных выполняют из манганина, а - из меди или никеля, что придает мосту термочувствительные свойства. Питание моста производится стабильным напряжением и постоянного тока. При 0°С мост уравновешен, при изменении температуры на выходе моста появляется напряжение ?к, равное ЭДС термопары при этой температуре. Вычитание полученного напряжения из ЭДС термопары обеспечивает компенсацию.

Датчики термосопротивления (термометры сопротивления) ос-нованы на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термометр сопротивления выполняется в виде тонкой металлической проволоки, бифилярно намотанной на токо непроводящий и термостойкий каркас и помещенной в защитный чехол. Обычно применяют медные и платиновые термометры. Медные термометры имеют линейную характеристику и работают в диапазоне до +180°С; платиновые имеют некоторую нелинейность и работают в диапазоне до +650°С.

Погрешности термометров сопротивления вызваны отклонением его сопротивления при 0°С и температурной характеристики от градуировочной таблицы; нестабильностью сопротивления соединительных проводов; нагревом термометра измерительным током. Предельная длина линии связи с термометрами сопротивления определяется сопротивлением провода (не более 2,5 Ом).

Для превращения изменения сопротивления термометра в изменение напряжения их термометр включается в неуравновешенную мостовую схему, питание которой производится от стабильного источника напряжения постоянного тока. Включение в мостовую схему термометра осуществляется по трехпроводной схеме с целью уменьшения погрешности; резисторы моста, а - подгоночные резисторы, сопротивления которых в сумме с сопротивлением линии связи подгоняются к определенной величине (обычно 2,5 Ом).

Помимо металлических термометров сопротивления применяют полупроводниковые термосопротивления - терморезисторы (термисторы). Термисторы имеют малые габариты, высокий температурный коэффициент сопротивления, более высокую чувствительность. Однако главный их недостаток - нелинейность температурных характеристик, низкая стабильность и взаимозаменяемость


Просмотров 961

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!