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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

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

 

 

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

 

 

 

1 = 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 ± 0,51%, 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