Похожие презентации:
Первичные измерительные преобразователи
1. Часть 2
Первичные измерительныепреобразователи
2.
• Измерительный преобразователь (ИП) ― техническоеустройство, предназначенное для преобразования одной
физической величины в другую, функционально с ней
связанную.
• Первичный измерительный преобразователь — ИП, на
который непосредственно воздействует измеряемая
физическая величина. Первичный ИП является первым
преобразователем в измерительной цепи.
• Промежуточный измерительный преобразователь — ИП,
занимающий место в измерительной цепи после
первичного преобразователя.
• Датчик — конструктивно обособленная совокупность
ряда ИП, размещенная непосредственно у объекта
управления
3. ГОСТ 26.011-80 «Средства измерений и автоматизации. Сигналы тока и напряжения электрические непрерывные входные и выходные»
Сигналы постоянного напряженияСигналы постоянного тока
Диапазон, В
Сопротивление
нагрузки, не
менее, Ом
Диапазон,
мА
Сопротивление
нагрузки, не более, Ом
(в скобках – для СИА на
ИМС)
0…5
1000
0…5
2500 (2000)
1…5
1000
–5…+5
2500 (2000)
0…10
2000
0…20
1000 (500)
–10…+10
2000
4…20
1000 (500)
4. Простейший потенциометрический преобразователь
В режиме холостого ходаПри равномерной намотке
U в ых
Rx
U
.
R
x
x
Rx R . Тогда U в ых U .
l
l
5. Реверсивные потенциометрические преобразователи
U в ыхx
U
l
U в ых
x
2U
l
6. Тензорезисторные преобразователи
Закон Гука:l
l
,
l
E
где εl ─ относительная продольная деформация;
l – длина проводника;
Δl – изменение длины в результате деформации;
σ – механическое напряжение в проводнике;
Е – модуль упругости (механическая х-ка материала).
Относительная поперечная деформация проводника
εn = − εl /μ,
где μ – коэффициент Пуассона.
7. Сопротивление тензорезистора
Активное сопротивление проводникаR = ρl/S.
Изменение сопротивления проводника:
R
R
R
R
l
S
l
S
Относительное изменение сопротивления
R
R l S
R
l
S
Тензоэффект характеризуется коэффициентом
тензочувствительности:
S
R
kт
1
l
l l
Для металлов и ряда сплавов (константан, нихром) kт
близок к 2.
8. Конструкция тензорезисторов а − проволочный, б − фольговый
9. Схемы включения тензорезисторов: а) − потенциометрическая, б) − мостовая
10. Термопреобразователи сопротивления
Принцип действия основан на изменении электрическогосопротивления материала при изменении температуры.
Используемые материалы для проводниковых ТС:
Металл
ТКС,
1/°С
Диапазон
температур, °С
(рекомендован)
Особенности
Платина
0,0039
–196 … 600
Никель
0,0067
–60 … 180
Высокая точность и стабильность.
Высокое удельное
сопротивление. Высокая
линейность.
Наиболее высокий ТКС
Медь
0,0043
–50 … 150
Наиболее линейная
характеристика, низкое удельное
сопротивление
11.
Зависимость сопротивления от температуры:R R0 (1 2 3 ...),
где R0 – сопротивление проводника при начальной температуре;
Θ – перегрев проводника относительно начальной температуры;
α, β, γ, … – коэффициенты, зависящие от свойств проводника.
Конструктивное исполнение:
12. Термисторы
ТКС < 0T
1
a0 a1 ln R a2 (ln R ) 2
ТКС >> 0 (позистор)
13. Термоэлектрические преобразователи (термопары)
Термоэлектрические цепиНаиболее распространенные
термопары:
• хромель-копелевые (тип ТХК)
• хромель-алюмелевые (тип ТХА)
• Хромель:
89% Ni + 10% Cr +примеси.
• Копель:
56% Cu + 44% Ni.
• Алюмель:
94% Ni + 2% Al + 2,5% Mn + 1% Si +
примеси
14. Индуктивные преобразователи перемещения
Простейший индуктивныйпреобразователь
U вых
2URн
0 w 2 S
Статическая характеристика
индуктивного преобразователя
15. Дифференциальный реверсивный индуктивный преобразователь
16. Мостовой реверсивный индуктивный преобразователь
17. Цилиндрический реверсивный индуктивный преобразователь
18. Трансформаторные преобразователи
Плоский дифференциально-трансформаторныйпреобразователь
Uвых = E1 – E2 = 4,44 f (w1Ф1m – w2Ф2m) = 4,44 f w (Ф1m – Ф2m)
19. Цилиндрический дифференциально-трансформаторный преобразователь
Цилиндрический дифференциальнотрансформаторный преобразователь20. Магнитоупругие преобразователи
Зависимость кривой намагничиванияот механических напряжений
а) ‒ никель; б) ‒ пермаллой
а
21. Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезочувствительный элементКристалл кварца
22.
Электрические заряды, возникающие награнях ABCD и EKGH при действии силы Fx
qx = kпFx
Напряжение между гранями пьезочувствительного элемента при отсутствии нагрузки в
первый момент после приложения силы Fx
U = qx/C,
где С = Сп + Сн
Таким образом, выходное напряжение при
t=0
kп Fx
U вых
Cп Сн
23. Емкостные преобразователи
Емкость плоскопараллельного конденсатораЕмкостной преобразователь
углового перемещения
C
0 r (r12 r12 )
2d
( 0 )
C
0 r S
d
Цилиндрический емкостной
преобразователь
C
2 0 r l
D
ln
d
24. Тахогенераторы
Тахогенератор постоянного токаУравнение якорной цепи
U вых E I я Rяц ,
где E = сеФω – ЭДС тахогенератора;
Iя = Uвых/Rн – ток якоря
Отсюда
U вых
ce
Rя.ц
1
Rн
25. Статические характеристики тахогенератора постоянного тока
Динамические характеристикитахогенератора постоянного тока
Уравнение динамики:
uв ых
diя
e Lя
iя Rя.ц
dt
Подставляем е и iя .
Вводим обозначения:
Lя
Rн сеФ
Tя
; kтг
.
Rя.ц Rн
Rя.ц Rн
Получаем:
du
Tя вых uвых k тг
или
dt
Передаточная функция
W ( p)
k тг
1 Tя p
Tя
duвых
d
uвых k тг
dt
dt
или W ( p)
k тг p
1 Tя p
26. Асинхронный тахогенератор
Величина ЭДС вращения:Евр = k1ωФв
Магнитный поток Фвр , создаваемый током Iвр :
Фвр = k2 ω
Выходная ЭДС, наводимая потоком Фвр в генераторной обмотке:
Евых = 4,44 fwг.эфФвр.m
27. Статические характеристики асинхронного тахогенератора
Динамические характеристикиасинхронного тахогенератора
Wω(p) = k
Wα(p) = kр
Типичные параметры:
• полная погрешность при максимальной рабочей скорости 0,1–2,5%;
• крутизна выходной характеристики 1–10 мВ/(об/мин);
• величина остаточной ЭДС 25–100 мВ.
28. Импульсные преобразователи частоты вращения
Индукционные частотные преобразователиС обмоткой возбуждения
С постоянным магнитом
29. Трансформаторный преобразователь
Фотоэлектрическийпреобразователь
30. Вихретоковые преобразователи
31. Измерительные преобразователи напряжения
Приведение параметров вторичной обмотки к первичной:U2 = U2(w1/w2); I2 = I2(w2/w1); z2 = = z2(w1/w2)2.
Система уравнений:
Ủ1 = – Ė1 + r1 İ1 + jx1 İ1 ;
– Ė2' = Ủ2' + r2' İ2'+ jx2' İ2' ;
İ1 – İ2' = İ0.
32. Векторная диаграмма трансформатора напряжения
Погрешности трансформатора напряжения:а) погрешность напряжения
U
kUнU 2 U 1
100 %
U1
б) угловая погрешность φ
33. Измерительные преобразователи тока
34. Преобразователь Холла
Сила Лоренца F = qvB.Сила действия электрического поля FE = qE = qU/a
Скорость носителей тока
Плотность тока
ЭДС Холла
j
v
j
qn
I
a
U
BI
BI
Rx
qn