Методические указания по выполнению лабораторных работ специальность: 150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)» (стр. 2 из 12)

Потенциометрические преобразователи могут включаться по схеме реостата (рис.2, а и б) или потенциометра (рис.2, в). В зависимости от схемы включения перемещение подвижного контакта преобразуется в изменение тока (при последовательном соединении) или напряжения (при включении по схеме делителя). Первая схема применяется довольно редко, так как она не обеспечивает достаточной точности преобразования, на величину которой оказывают влияние сопротивление соединительных проводов и переходного сопротивления между контактом и обмоткой реохорда.

Потенциометрические преобразователи выполняют с 20 %-ной или 100 %-ной зоной пропорциональности. Последние получили большее распространение, так как они охватывают всю шкалу измерительного прибора.

К недостаткам потенциометрических преобразователей можно отнести наличие подвижного контакта и трудности получения линейной характеристики. Однако простота конструкции и возможность отказа от усилителя компенсируют отмеченные недостатки. Потенциометрические преобразователи получили широкое распространение в схемах автоматики для преобразования механических перемещений. В литейном производстве они могут быть использованы для определения высоты встряхивания на встряхивающих формовочных машинах.

Конструкция описания работы индуктивных преобразователей

Индуктивные преобразователи применяют для преобразования малых линейных или угловых перемещений в электрические сигналы. Принцип их действия основан на зависимости индуктивного сопротивления катушки от изменения зазора в магнитопроводе, от перемещения магнитопровода в катушке или от изменения площади зазора.

Индуктивный преобразователь с подвижным якорем (изменяющимся зазором) представляет собой катушку индуктивности 3 с магнитопроводом 2 и подвижным якорем 1 (рис.3,а). Катушка индуктивности с магнитопроводом, называемая статором, закрепляется неподвижно, а якорь механически соединяется с подвижной частью объекта управления, перемещение которого необходимо преобразовать в электрический сигнал. Перемещение якоря изменяет воздушный зазор б, (входная величина преобразователя), вызывает изменение индуктивного сопротивления катушки и, как следствие этого, выходной величины тока I при постоянном напряжении Uo.

Рисунок 3 – Индуктивные преобразователи

Чувствительность индуктивных преобразователей с изменяющимся воздушным зазором уменьшается с увеличением зазора δ, поэтому их используют для измерения и контроля очень малых перемещений (до 2 мм). В таком диапазоне рабочих перемещений их чувствительность не превышает 2 мкм.

Индуктивные преобразователи с перемещающимся магнитопроводом (рис.3,б) способны измерять большие перемещения (до 50 мм).

У индуктивных преобразователей с изменяющейся площадью воздушного зазора (рис.3,в) статическая характеристика линейна только на определенном участке. Линейность нарушается, когда активное сопротивление становится сравнимым с индуктивным. Диапазоны перемещения якоря больше (до 8 мм), чем у преобразователей с изменяющимся воздушным зазором, однако чувствительность ниже.

Все перечисленные выше виды индуктивных преобразователей обладают высокой надежностью, имеют практически неограниченный срок службы и большую мощность выходного сигнала (до нескольких ватт). К недостаткам можно отнести нереверсивность статической характеристики, небольшой диапазон перемещения якоря, наличие тока холостого хода и влияние колебаний амплитуды и частоты напряжения питания.

Ёмкостные датчики

Емкостные преобразователи преобразуют неэлектрические величины (перемещение, уровень жидкости, влажность, усилие и т. д.) в изменение электрической емкости. Емкостной преобразователь является частью регулирующего или измерительного устройства с чувствительным элементом, выполненного в виде конденсатора и реагирующего на изменение измеряемого параметра технологического процесса. Чувствительный элемент емкостного преобразователя представляет собой плоский или цилиндрический конденсатор, у которого при воздействии измеряемого параметра изменяется расстояние между пластинами, площадь пластин или диэлектрическая проницаемость среды между обкладками.

Рисунок 4 – Ёмкостные преобразователи

Емкостные преобразователи с переменным расстоянием между пластинами (рис.4,а) как правило конструктивно выполняют в виде плоского конденсатора, состоящего из двух или более пластин, одна из которых закреплена, а другая механически связана с подвижной частью объекта управления. Емкостные преобразователи этого типа применяют для измерения толщины изделий, а также используют для измерения давления, усилия или вибрации.

Емкостные преобразователи с изменяемой площадью пластин выполняют как цилиндрическими (рис.4,6), так и плоскими (рис.4,а).

Цилиндрический емкостной преобразователь (рис.4,6) представляет собой два цилиндра разного диаметра, помещаемые один в другой. Емкость конденсатора зависит от осевого перемещения б внутреннего цилиндра. Преобразователи этого типа предназначаются для измерения линейных перемещений. В плоском преобразователе (рис.4,в) емкость зависит от изменения активной площади пластин при повороте одной пластины относительно другой. Такие преобразователи используют при измерении угловых перемещений.

Емкостные преобразователи с изменением диэлектрической проницаемости среды между пластинами применяют для регулирования влажности формовочной смеси и дозирования воды при ее приготовлении. При колебании уровня жидкости изменяется емкость конденсатора (рис.4,г)5 электродами которого служат корпус 1 и металлический стержень 2. Емкость такого преобразователя складывается из емкости цилиндрического конденсатора без жидкости и параллельно включенной емкости цилиндрического конденсатора с жидкостью. Емкость и чувствительность такого преобразователя увеличиваются с уменьшением отношения диаметров электродов, а также с ростом высоты цилиндра.

Емкостные преобразователи просты по устройству, обладают достаточно высокой чувствительностью, малыми размерами и массой. Однако они имеют три недостатка: мощность выходного сигнала мала, поэтому необходимо применять усилитель; при промышленной частоте электрического тока практически невозможно получить достаточную мощность, в этой связи они получают питание от источника высокой частоты (10 кГц и более); сильное влияние оказывают паразитические емкости и посторонние электрические поля, поэтому требуется тщательное экранирование как самих датчиков, так и соединительных проводов. В литейных цехах емкостные преобразователи находят применение для контроля уровня формовочной смеси в расходных бункерах при ее автоматической раздаче, для дозирования воды при приготовлении формовочной смеси в бегунах и т. д.

Ход работы

1 Ответить на контрольные вопросы

2 Подключить к источнику питания (если требуется) измерительный прибор (амперметр, вольтметр)

3 Измерить пять раз один параметр (напряжение и силу тока в цепи; один из размеров детали)

4 Рассчитать абсолютную погрешность

5 Рассчитать относительную погрешность

6 Рассчитать приведенную погрешность

7 Определить по измерительному прибору род тока, количество измерительных механизмов, положение работы прибора, класс точности (ГОСТ 23217-78)

8 Определить общие условные обозначения прибора (ГОСТ 23217-78)

9 Сделать выводы

Критерии оценки

Работа будет зачтена, если студент практически выполнил работу, ответил на все вопросы (письменно) и оформил отчет в соответствии с требованиями настоящего методического пособия.

Литература:

1 Староверов, А. Г. Основы автоматизированного производства: учеб. / А. Г. Староверов – М: изд-во Машиностроение, 1989

2 Данилов, И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. / И.А. Данилов, П.М. Иванов. – М: изд-во Высшая школа, 2000

3 Головенков, С.Н., Сироткин, С.В. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с ПУ: учеб. / С.Н. Головенков, С.В. Сироткин. – М.: изд-во Машиностроение, 1980

Лабораторная работа №2

Тема: Контроль давления гидросистем манометром

Знать:

– приборы для измерения давления

– манометры и их разновидности

Уметь:

– определять абсолютное, атмосферное и избыточное давление

Оборудование: барометр, манометр

Вопросы для самоконтроля

1 Какие приборы давления вы знаете?

2 Принцип работы жидкостных монометров

3 Принцип работы чувствительных элементов деформационных монометров

4 Принцип работы мембранного монометра

5 С помощью каких монометров можно измерить давление в жидких и газообразных средах?

6 Для чего можно использовать монометры типа ММ?

7 Из чего состоит грузопоршневой монометр?

8 На чем основана работа деформационных манометров?

9 С помощью чего измеряется давление в манометре?

10 Определите абсолютное давление, если атмосферное равно 15 кПа, а избыточное – 35 кПа?

11 Определите вакуумметрическое давление, если атмосферное давление равно 10 кПа, а избыточное – 40 кПа?

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Классификация приборов давления

При определении давления принято различать атмосферное, избыточное, абсолютное и вакуумметрическое давление.

Атмосферное давление Ратм — давление, оказываемое атмосферой на все предметы, находящиеся в ней. Так как атмосферное давление измеряется барометрами, то его принято называть барометрическим.

Избыточное давление Ризб — давление в каком-либо замкнутом объеме сверх атмосферного. Избыточное давление измеряют в основном манометрами, поэтому чаще его называют манометрическим.