Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 226
Скачиваний: 1
чи показаний от первичного прибора к вторичному, в системах регулирования, умножения, суммирования и т. п.
Преобразователь (рис. 16) имеет магнитопровод 1, башмак 2, сердечник 3 и подвижный плунжер 7, образующие его магнит ную систему, а также два воздушных зазора, кольцевой 4 и ре
гулируемый |
6, изменяющийся |
при |
перемещении |
плунжера |
7. |
|||||||
|
|
В катушке 9 |
размещается |
|
об |
|||||||
|
|
мотка |
возбуждения, |
питаемая |
||||||||
|
|
переменным током промышлен |
||||||||||
|
|
ной частоты. Создаваемый |
этой |
|||||||||
|
|
катушкой |
магнитный |
поток |
|
ин |
||||||
|
|
дуцирует |
э. д. с. в |
обмотке |
сме |
|||||||
|
|
щения, намотанной на |
обмотку |
|||||||||
|
|
возбуждения и во вращающей |
||||||||||
|
|
ся |
рамке |
преобразователя |
5, |
|||||||
|
|
укрепленной на кернах в ага |
||||||||||
|
|
товых |
подпятниках. Концы |
|
об |
|||||||
|
|
моток рамки и обмоток смеще |
||||||||||
|
|
ния |
и |
возбуждения |
выведены |
|||||||
|
|
на клеммную панель |
8. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
В воздушном зазоре, в ко |
|||||||||
|
|
тором расположена рамка, соз |
||||||||||
|
|
дается радиальный |
магнитный |
|||||||||
|
|
поток. |
Когда |
плоскость |
рамки |
|||||||
|
|
совпадает |
с |
линией |
нейтраль |
|||||||
|
|
ного |
положения |
NN, |
магнит |
|||||||
|
|
ный поток не пересекает |
рамку |
|||||||||
Рис. 16. Схема |
ферродинамического |
и э. д. с , |
индуктируемая |
в |
|
ней, |
||||||
лреобразователя. |
равна |
нулю. Когда |
рамка |
от |
||||||||
|
|
клоняется от линии AW, в ней |
||||||||||
|
|
индуктируется |
э. д. с. |
|
прямо |
пропорциональная углу ее поворота. Фаза этой э. д. с. меняется на 180° при повороте рамки в ту или другую сторону от нейтрали. Рабочий угол поворота рамки 40° (±20° от нейтрали). Посколь ку величина магнитного потока зависит от расстояния между башмаком 2 и подвижным плунжером 7, э. д. с. рамки и обмотки смещения могут быть изменены при регулировании воздушного зазора 6.
Характеристики различных типов преобразователей приведе
ны на |
рис. 17. |
Характеристика а соответствует преобразовате |
||
лям, включенным |
без |
обмотки смещения и дающим на выходе |
||
э. д. с. |
от —1 |
до |
+ 1 |
В. Положительные и отрицательные зна |
чения напряжений и углов соответствуют изменению фазы вы ходной э. д. с. на 180°. Характеристика б соответствует преобра зователю, обеспечивающему изменение выходного сигнала от 0 до 2 В. Она получается при суммировании э. д. с. рамки и э. д. с. обмотки смещения, рассчитанной так, что обеспечивается необ ходимое смещение нулевого значения э. д. с. рамки. Э.д. с. сум-
мируются при последовательном соединении рамки и обмотки смещения. С помощью обмотки смещения с удвоенным числом
витков можно получить преобразователь с характеристикой |
в, |
||||||||||||
обеспечивающий |
изменение |
выходной |
э. д. с. от |
1 до З В при |
|||||||||
|
зв |
|
|
повороте |
|
рамки |
на |
угол от |
—20 |
до |
|||
|
|
|
+20°. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На |
использовании |
датчиков |
ПФ |
||||||
|
2В |
|
|
основано |
действие |
ф е р р о д и н а - |
|||||||
|
|
S |
м и ч е с к о й |
системы |
дистанцион |
||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
ной |
передачи, |
заключающееся |
в |
||||||
|
IB |
|
|
компенсации |
э.д. с , |
получаемой |
от |
||||||
|
|
'а |
датчика |
первичного |
прибора, э. д. с. |
||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
ферродинамического |
|
преобразова |
|||||||
-го3 |
а |
10° |
20* |
теля вторичного прибора. Ферроди- |
|||||||||
|
|
|
|
намическая система |
(рис. 18) состо |
||||||||
|
-W |
|
|
ит из передающего |
преобразователя |
||||||||
|
|
|
|
(датчика) |
/ |
измерительного |
устрой |
||||||
Рис. 17. Характеристики |
ферро |
ства, линий связи 5 и элементов вто |
|||||||||||
динамических |
преобразовате |
ричного |
прибора: |
преобразователя |
|||||||||
лей. |
|
|
|
2, электронного усилителя 4 и ревер |
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
сивного |
электродвигателя 3. |
Рамки |
ферродинамических преобразователей / и 2 соединены последо вательно так, что развиваемые ими э.д. с. направлены навстречу друг другу, поэтому на вход электронного усилителя 4 подается разность э. д. с. с обоих датчиков
АЕ = |
Е1 — £ 2 . |
(134) |
Если А Е — 0, система находится в равновесии. Если |
положе |
|
ние рамки преобразователя / |
под воздействием измеряемого па- |
Рис. 18. Принципиальная электрическая схема ферродинамической системы дистанционной передачи.
раметра изменится на угол |
а ь |
изменится |
также э. д. с. и |
станет |
|
равной Ei. Равновесие |
системы |
будет нарушено, и на вход уси |
|||
лителя 4 будет подана |
э. д. с. |
А£, которая |
после усиления |
посту |
пает на электродвигатель 3. При вращении электродвигатель пе ремещает рамку преобразователя вторичного прибора до на
ступления |
момента |
равенства углов а х |
и а 2 и, следовательно^ |
равенства |
э. д. с. Е\ |
и Е2. |
|
Ферродинамическая система дистанционной передачи доста |
|||
точно хорошо зарекомендовала себя |
благодаря надежности, |
простоте и удобству эксплуатации, универсальности, высоким метрологическим характеристикам. Выпускается широкая но менклатура первичных и вторичных ферродинамических прибо ров, предназначенных для работы в тяжелых производственных условиях, в том числе и для работы в пищевой промышленности: при повышенной температуре, влажности, запыленности. Сигна лы с помощью этой системы могут передаваться на несколько километров. •
§ 3. СИСТЕМЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
СЕСТЕСТВЕННЫМИ СИГНАЛАМИ
Всистемах дистанционной передачи этой группы сигнал из мерительной информации, подаваемый в линию связи от пере дающего преобразователя, не приводится к унифицированному (нормализованному) виду. Несмотря на то что использование естественных сигналов менее удобно, чем унифицированных, пре образователи и системы дистанционной передачи с естественны ми сигналами распространены довольно широко. Объясняется это тем, что они были разработаны задолго до создания и внед рения системы ГСП. Кроме того, в ряде случаев, например, при выполнении локальной задачи — измерении температуры, дав
ления, |
уровня и т. п. — они оказываются проще |
и дешевле |
сис |
тем и |
преобразователей с унифицированными |
сигналами, |
так |
как к ним не предъявляются жесткие требования работы в еди ном комплексе с другими приборами и устройствами.
Распространенной является д и ф ф е р е н ц и а л ь н о - т р а н с ф о р м а т о р н а я система, нашедшая широкое применение для непрерывного измерения расхода, уровня, давления, разрежения и других параметров, контролируемых в ходе технологических процессов. Устройства этой системы могут быть сочленены с уст ройствами электрической аналоговой ветви ГСП.
Работа дифференциально-трансформаторной системы (рис. 19) основана на принципе компенсации разности трансформирован ных напряжений в катушках первичного / и вторичного 8 при боров. С изменением измеряемого параметра меняется положе ние чувствительного элемента 3 и перемещается сердечник диф ференциального трансформатора 2. Вследствие изменения взаи моиндукции между первичной обмоткой возбуждения и двумя
вторичными обмотками, включенными, как это видно на схеме, навстречу друг другу перемещение сердечника первичного при бора преобразуется в напряжение электрического тока. Диффе ренциальное действие катушки заключается в том, что переме щение сердечника в определенном направлении вызывает соот ветствующее изменение напряжения в одной из вторичных об моток и обратное изменение напряжения в другой.
В систему входят три одинаковые катушки: дифференциаль ный трансформатор первичного прибора 2, дифференциальный
і |
5 |
б |
Рис. 19. Принципиальная схема дифференциально-трансформа торной системы дистанционной передачи.
трансформатор вторичного прибора 7 и дифференциальный трансформатор регулировки нуля (служащий для настройки схемы) 9, и следующие основные устройства: электронный уси литель 4 и двухфазный реверсивный асинхронный электродвига тель 5, приводящий в движение с помощью профильного кулач ка 6 сердечник катушки 7. С выходным валом реверсивного дви гателя 5 сочленена стрелка отсчетного устройства вторичного прибора. Первичные обмотки катушек соединены последователь но и питаются переменным током от силового трансформатора, установленного в блоке электронного усилителя 4. Вторичные обмотки включены встречно и подключены на вход электронно го усилителя.
Когда сердечник катушки 2 находится в среднем |
(нейтраль |
||
ном) |
положении, э. д. с , индуцируемые |
во вторичных |
обмотках |
е\ и Є2, равны и направлены навстречу |
друг другу. Это положе |
||
ние |
характеризуется равенством |
|
|
|
/Ш1 = е1 — <?2 = 0. |
|
(135) |
Если сердечник катушки 7 тоже находится в среднем поло жении, разность э. д. с. во вторичных обмотках этой катушки ез и е4 также равна нулю:
Д£/2 = е 3 — е4 = 0. |
(135) |
Из равенства (136) следует, что при одинаковых параметрах катушек напряжение на входе в усилитель равно нулю и систе ма находится в покое. В этом случае сигнал разбаланса равен нулю и можно записать:
AU = AU± — AU2 — 0. |
(137) |
При отклонении положения сердечника катушки 2 от нейт рального изменяется распределение магнитных потоков во вто ричных обмотках. Следовательно, индуцируемые в них э.д. с. не будут равны друг другу и в цепи возникнет ток, напряжение ко торого определится выражением
AU = Ai\ |
— AU2. |
(138) |
Величина этого напряжения |
является функцией |
перемеще |
ния сердечника катушки 2, а фаза зависит от направления от клонения сердечника от среднего положения.
Сигнал разбаланса ЛІУ подается на вход электронного уси лителя 4 и после усиления поступает на обмотку управления ре версивного двигателя 5, который с помощью кулачка 6 переме щает сердечник катушки 7 до тех пор, пока разность напряже ний Ш снова не станет равной нулю. Одновременно с пере мещением сердечника перемещается стрелка отсчетного устрой ства или перо пишущего механизма, связанные с реверсивным двигателем. Таким образом, каждому положению сердечника ка тушки 2 первичного прибора соответствует определенное поло жение сердечника катушки 7 вторичного прибора.
Основная погрешность дифференциально-трансформаторной
системы |
при передаче на расстояние до 250 |
м ± 0,5—1%, на |
||
расстояние до 1 км ± 2 , 5 % . |
|
|
||
Одной из распространенных систем дистанционной передачи |
||||
показаний |
приборов на |
расстояние |
является |
р е о с т а т н а я |
( о м и ч е с к а я ) система, |
основанная |
на использовании реостат |
ных датчиков и вторичных электроизмерительных приборов в качестве измерительных устройств. Реостатные датчики применя ются для преобразования сигналов, получаемых при перемеще нии чувствительных элементов преобразователей или измери тельных приборов, в сигналы электрического напряжения или силы тока, подаваемые в линии связи или в последующие пре образователи. Переменным параметром является активное про волочное или непроволочное сопротивление, распределенное ли
нейно или |
по заданному закону на пути |
перемещения |
движка |
реостатного датчика или потенциометра. |
|
|
|
Существует большое количество конструктивных решений |
|||
реостатных |
датчиков. |
|
|
Датчики |
с р т у т н ы м к о н т а к т о м |
выполняются |
в виде |
кольцевой трубки или столбика. Трубка (рис. 20,а) |
представля |
|
ет собой небольшое стеклянное запаянное кольцо /, |
по оси кото |
|
рого проходит платиновая или стальная проволочка |
2. На '/з |
|
или на У2 объема трубка заполняется ртутью, которая |
является |