«ипу имени В. А. Трапезникова ран» (стр. 4 из 17)

В индукционном преобразователе (рис. 1.7) имеются две катушки, содержащие

и

витков. При изменении магнитного сопротивления цепи, например при изменении воздушного зазора, меняется взаимоиндукция М между катушками, которая определяется формулой:

. (6)

Одна из катушек является первичной, питаемой от источника переменного тока. Во вторичной обмотке наводится э. д. с, которая зависит от изменения взаимоиндукции. Таким образом, выходной величиной преобразователя является коэффициент взаимоиндукции М.

На рис. 1.8 показана разновидность индукционного преобразователя, который называют дифференциально-трансформаторным. В нем имеются первичная питающая катушка и две вторичные

и

, которые включены дифференциально, т. е. навстречу друг другу, что повышает чувствительность устройства.

Рис. 1.7. Индукционный преобразователь

Рис. 1.8. Индукционный дифференциально-трасформаторный преобразователь

Конструктивной разновидностью индукционных преобразователей является ферродинамический преобразователь (рис. 1.9, а). Первичная питающая обмотка 6 (обмотка возбуждения) находится на неподвижном магнитопроводе 1, а вторичная 4 (обмотка рамки) — на сердечнике 3, который может поворачиваться вокруг своей оси, меняя тем самым взаимоиндуктивность обмоток возбуждения и рамки и, следовательно, э. д. с, наводимую в рамке.

Рис. 1.9. Ферродинамический преобразователь

Участок магнитопровода 5 представляет собой плунжер, который может перемещаться при настройке винтом 8, изменяя зазор δ между плунжером и полюсом 2 магнитопровода и, как следствие, выходной сигнал преобразователя. На магнитопроводе 1. имеется также дополнительная обмотка 7, называемая обмоткой смещения, которая при необходимости включается последовательно с обмоткой рамки и служит для изменения статической характеристики преобразователя. На рис. 1.9, б приведены статические характеристики преобразователя без включения обмотки смещения (I) и с включением обмоток смещения (II и III) с различными числами витков. Входной величиной преобразователя является угол поворота рамки а, изменяющийся в пределах ±20° относительно вертикальной оси, а выходной — напряжение, снимаемое с рамки или с рамки и обмотки смещения. В частотном преобразователе, схема которого представлена на рис. 10, а, входной сигнал модулирует (изменяет) частоту выходного сигнала.

До момента времени

входной сигнал имел величину

(см. рис. 1.10, б), а выходной — частоту

. После изменения входного сигнала до значения

частота выходного сигнала стала и затем соответственно

и .

Основным элементом частотных преобразователей является
генератор высокой частоты с устройством для модуляции выходной
частоты в зависимости от величины входного сигнала. Входная

Рис. 1.10. Частотный преобразователь

величина в виде перемещения

через передачу 1 (см. рис. 1.10, а)
изменяет положение электропроводного экрана 2 относительно
катушек индуктивного датчика

и , меняя тем самым величины индуктивностей , . Для генератора, показанного на схеме и имеющего, помимо контуров

, и

, , усилитель 3, частота автоколебаний, возникающих в контуре, определяется формулой:

. (7)

С выхода усилителя 3 модулированное по частоте напряжение поступает либо непосредственно на дискретное регистрирующее устройство, либо на демодулятор, где превращается в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный входной частоте, и далее на регистрирующий прибор. Диапазон рабочих частот преобразователей 4-8 кГц.

Схема электросилового токового преобразователя изображена на рис. 1.11. Контролируемая величина х воспринимается чувствительным элементом 1, например мембраной, и передается в собственно электросиловой преобразователь 2 в виде крутящего момента М, приложенного к рычагу 3. Через упор 5 и рычаг 4 входное усилие изменяет положение флажка (сердечника) дифференциально-трансформаторного индикатора рассогласования 7. Возникающий в индикаторе

Рис. 1.11. Электросиловой преобразователь

сигнал поступает на усилитель 8, далее в электромагнитное устройство обратной связи 10, 11 и одновременно в линию дистанционной передачи показаний, т. е. на сопротивление нагрузки

. Устройство обратной связи представляет собой неподвижно закрепленный постоянный магнит 11, в который вдвигается токовая катушка 10, расположенная на рычаге 9. При изменении входного усилия изменяется сигнал на входе и выходной ток усилителя I_вых. т. е. ток, протекающий в катушке устройства обратной связи, и тем самым меняется усилие притяжения этой катушки к магниту — усилие обратной связи . Наступает новое состояние равновесия в системе рычагов, при котором изменение входного усилия скомпенсировано изменением усилия обратной связи. Соотношение между изменениями входной величины — момента М и выходной — тока I_вых, т. е. коэффициент передачи преобразователя, может варьироваться перемещением упора 5 по рычагу 4. Нуль прибора (нулевое значение выходного тока) устанавливается корректором нуля 6.

По структуре, аналогичной рассмотренному выше электросиловому токовому преобразователю, построен преобразователь пневмосилового типа, схема которого приведена на рис. 1.12. Измеряемая величина х воспринимается чувствительным элементом 1 и преобразуется в усилие, создающее крутящий

Рис. 1.12. Пневмосиловой преобразователь

момент М, приложенный к рычагу 2 и через упор 4 к рычагу 3. На рычаге 2 имеется заслонка 7, дросселирующая выходное отверстие сопла 8. В результате этого изменяется давление на входе пневмоусилителя 9 и его выходное давление Р_вых, которое поступает в выходную линию передачи сигнала и в сильфон обратной связи 12, представляющий собой гармоникообразную камеру, которая растягивается или сжимается при изменении давления внутри нее. Сильфон создает усилие, действующее на рычаг 3 и компенсирующее входное усилие М таким образом, что рычаг 3 при каждом изменении усилия М перемещается и стабилизируется в новом положении. Давление питания подается к иневмоусилителю по линии 11. Для настройки нуля прибора служит рукоятка 5 с пружиной, а коэффициент передачи преобразователя (диапазон измерения) изменяется путем перемещения упора 4 по рычагу 3, так как при этом изменяется соотношение плеч рычагов 2 и 3 и, следовательно, соотношение усилия сильфона обратной связи и входного усилия М в состоянии равновесия. Для контроля давления питания и выходного давления служат манометры 10.

1.1.4. Измерительные схемы дистанционной передачи показаний

На основе описанных в предыдущем параграфе измерительных преобразователей создаются системы дистанционной передачи измерительной информации.

Система передачи сигналов с использованием потенциометрических преобразователей показана на рис. 1.13.