Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

жаясь к катушке 4 колебательного контура, флажок изменяет его параметры. С изменением параметров контура (L—С) изме­ няется величина обратной связи высокочастотного генератора 5, амплитуда переменной и величина постоянной составляющей си­ лы тока генератора. Постоянная составляющая подается на

Магнитоэлектрический механизм

катушке 7, он создает магнитное поле, которое при взаимодей­ ствии с магнитным полем постоянного магнита 8 образует мо­

в цепи обратной связи, а следовательно, и на выходе преобразо­ вателя.

Широкое распространение в технике измерений и в автома­

рывного функционального преобразования перемещения сердеч­ ника дифференциально-трансформаторного датчика, термо-э. д. с. термопары и величины сопротивления термометра сопротивле­ ния в унифицированный сигнал постоянного, тока 0—5 мА. За­ висимость выходного сигнала от входных линейна (пропорцио­ нальна), что является большим преимуществом этой серии пре­ образователей, предназначенных для работы с любыми устрой­ ствами, использующими входной унифицированный сигнал в ви­ де силы тока 0—5 мА. Допускается одновременное включение нескольких вторичных приборов (показывающих, регистрирую­ щих, регулирующих, сигнализирующих), причем общее сопро­ тивление нагрузки не должно превышать 3 кОм.

Преобразователь представляет собой компенсационный уси­ литель с глубокой отрицательной нелинейной обратной связью по току. Структурная схема полупроводникового бесконтактно­ го преобразователя, предназначенного для работы с термопа­ рами стандартных градуировок приведена на рис. 24.

Электродвижущая сила термопары / подается на измери­ тельный мост 2, который служит для получения напряжения,

т і

Рис. 24. Структурная схема полупроводникового бесконтактно­ го преобразователя.

Сигнал от измерительного моста компенсируется сигналом об­ ратной связи, при этом их разность (сигнал статической ошиб­ ки) усиливается и преобразуется в переменный ток с помощью магнитного усилителя 3 и полупроводникового усилителя пере­ менного тока 4, а затем выпрямляется фазочувствительным вы­ прямителем 5. Выпрямленный ток фильтруется и, пройдя по со­ противлению обратной связи 6, поступает во внешнюю цепь. Пи­ тание всех узлов устройства осуществляется от блока питания 7.

Схема преобразователя для термометров сопротивления ана­ логична описанной. Отличие ее заключается в схеме моста, предназначенного для получения напряжения, пропорциональ­ ного изменению электрического сопротивления термометра со­ противления.

Схема преобразователя для преобразования перемещения сердечника дифференциально-трансформаторного датчика в уни­ фицированный сигнал постоянного тока силой 0—5 мА отлича­ ется тем, что в нее вводится генератор прямоугольных импуль­ сов для питания обмотки датчика частотой 350 Гц. В остальном работа схемы этого вида преобразователя аналогична вышепри­ веденной.

Выпускается широкая номенклатура преобразователей, ис­ пользуемых для связи в единую систему приборов и устройств,

стоянного тока силой 0—5 мА в пневматический сигнал ~~20— 100 кПа. Принцип действия этого типа преобразователей осно­ ван на преобразовании тока в механическую силу, компенсируе­ мую при помощи пневматического усилителя, выходной сигнал которого изменяется пропорционально изменению силы входно­ го тока.

Принципиальная схема электропневматического преобразо­ вателя типа ЭПП-63 приведена на рис. 25. В установившемся режиме постоянный ток входного сигнала проходит по катуш-

Рис. 25. Принципиальная схема электропневмопреобразователя.

ке 2, укрепленной на основном рычаге 3, и создает при взаимо­ действии с магнитным полем постоянного магнита / втягиваю­ щее усилие, которое уравновешивается реакцией сильфона об­ ратной связи 6. При изменении тока равновесие рычажной системы нарушается, рычаги 3 и 5, соединенные гибкой тягой 4, поворачиваются вокруг ленточных шарниров и величина зазора между соплом 11 и заслонкой 12, укрепленной на основном ры­ чаге, изменяется. Это перемещение вызывает изменение давле­

рушению равновесия дифференциальной мембраны 9, связанной со штоком тарельчатого клапана 7. Шток изменяет степень от­ крытия клапана и в результате в камере выхода В к и в сильфоне обратной связи 6 изменяется давление. Равновесие рычажной системы будет восстановлено при вполне определенном соотно­ шении между выходным давлением и входным током при новом

соотношении давлений в выходной междроссельной камере, что соответствует новым значениям перепадов давлений на постоян­ ных дросселях 8 и 10.

Преобразователь работает по принципу компенсации сил при постоянном усилии упругих элементов, что возможно лишь при весьма малых перемещениях элементов рычажной системы. В устройстве имеется система термокомпенсации, состоящая из

преобразователей является давление сжатого воздуха в диапа­ зоне 20—100 кПа, а выходным — унифицированный сигнал по­ стоянного или переменного тока. Современные пневмоэлектри­ ческие преобразователи строятся по трем основным схемам: прямого преобразования, с компенсацией по перемещению и с полной силовой компенсацией.

На рис. 26, а показана схема прямого преобразования, в ко­ торой чувствительный элемент / воспринимает давление сжато­ го воздуха и преобразует его в механическое перемещение, а оно в свою очередь преобразуется элементом 2 в электрический сигнал.

Более точны преобразователи, построенные по схеме с ком­ пенсацией по перемещению (рис. 26,6), в которую дополнитель­ но введены кинематический механизм 3 и электронный усили­ тель 5. Повышение точности в этих преобразователях достигает­ ся благодаря тому, что чувствительный элемент при полном ра­ бочем ходе не нагружается усилием реакции со стороны кине-

матического механизма, которая снимается введением обратной связи.

мент практически не'совершает хода, что исключает влияние на

пневмоэлектрического преобразователя, работающего с полной силовой электрической компенсацией. Прибор работает следую­ щим образом: давление сжатого воздуха (входной сигнал) воздействует на чувствительный элемент /—двухвитковую мано­ метрическую пружину и преобразуется в пропорциональное уси­ лие, которое через тягу 2 и рычажный механизм 3 электросило­ вого преобразователя уравновешивается усилием магнитоэлект­ рического устройства обратной связи. При изменении давления и, следовательно, усилия, развиваемого чувствительным элемен­ том, происходит незначительное (микронное) перемещение ры­ чажного механизма и жестко связанного с ним управляющего флажка 6, который является индикатором перемещения и рас­ полагается под катушкой колебательного контура, составленно­

ним и индуктивностью L i и вследствие этого выходное напряже-

ниє высокочастотного генератора. Это напряжение через кон­ денсатор С6 подается на диод Д2, где выпрямляется, а затем усиливается двухкаскадным полупроводниковым усилителем по­ стоянного тока, выполненным на транзисторах Т2 и TV Выход-

Рис. 28. Принципиальная электрическая схема пневмоэлектрического пре­ образователя с полной компенсацией.

ной сигнал, поступающий в линию связи, используется также для создания отрицательной обратной связи по усилию, что осу­ ществляется протеканием тока по виткам катушки обратной связи L 3 , расположенной на конце рычага 3 и находящейся, в поле постоянного магнита 7 с магнитопроводом 5. При взаимо­ действии магнитного поля, образованного током, протекающим по катушке L 3 , и полем постоянного магнита, на конце рычага возникает пропорциональное усилие, компенсирующее усилие, развиваемое чувствительным элементом. Пружина 4 с винтом 5 служит для настройки прибора.

тельная мощность, которую несет поток рабочей жидкости. Осо­ бенно широкое применение эти преобразователи нашли в элек­

турная схема которого приведена на рис. 29, может быть пред­ ставлен в виде двух последовательно соединенных звеньев: элек­ трического управляющего элемента ЭУЭ и гидравлического уси­ лителя ГУ. Входной сигнал в виде силы тока / поступает на вход

выходе гидравлического усилителя получается сигнал в виде из­ меняющегося давления р или расхода Q рабочей жидкости. В качестве ЭУЭ применяются электромагнитные пропорциональ­ ные управляющие элементы постоянного тока, якорь которых в зависимости от величины и полярности управляющего сигнала может свободно поворачиваться на небольшой угол (1—2°).

Вторым звеном электрогидравлических преобразователей яв­ ляются гидравлические усилители самой разной конструкции. Однако чаще всего применяются усилители одного из трех ти­ пов: с золотником, с соплом-заслонкой и со струйной трубкой. При перемещении подвижных частей усилителей обычно проис­ ходит дросселирование потока жидкости, что вызывает измене­ ние ее расхода и давления на выходе усилителей.

На практике часто возникает необходимость преобразования электрических аналоговых унифицированных сигналов в дискрет­ ные или дискретных сигналов в аналоговые. Для осуществления таких преобразований служит серия п р е о б р а з о в а т е л е й

индикаторами и могут быть использованы для самостоятельной работы в качестве цифровых электроизмерительных приборов. Такие преобразователи могут также являться элементами теле­ механических систем, предназначенных для передачи измери­ тельной информации на большие расстояния.

Преобразователи сигналов электрических величин можно разделить на две большие группы: с подвижными элементами (электромеханические) и статические. Большое распространение получили статические полупроводниковые устройства, обладаю­ щие более высокой надежностью, которые могут быть выполне­ ны как с аналоговым, так и с дискретным выходом.

Структурные схемы измерительных преобразователей элек­ трических величин с аналоговым выходом приведены на рис. 30. Общими элементами для подобных преобразователей являются выпрямитель В и фильтр Ф на выходе, а также разделительный трансформатор, который, однако, может в схемах отсутствовать.