КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

електрически сензори

В съвременните автоматизирани системи използват голямо разнообразие от устройства, които се използват, за да се получи информация за количествата на контролираните обекти.

Сензорът се нарича основният елемент от автоматична система, която отговаря на промените в физическа величина, която характеризира процеса, и тази стойност се превръща във форма, подходяща за използване от следващите елементи на системата. Статичните характеристики на сензора е зависимостта на изходния променливата х 2 х вход променя от 1т. E. , Печалбата на сензора се определя от наклона на статичната характеристика и обикновено се нарича чувствителността на сензора S.

Тъй като повечето контролери, използвани за контрол на неелектрически величини, тогава обикновено задачата на сензора е не само да се измери тази стойност (например, налягане или ниво), но също така и да го превърне в електрически промени форма. Това състояние може да бъде всяка електрическа верига: на съпротива, индуктивност, капацитет, напрежение, ток и др ...

Електрически сензори могат да бъдат класифицирани в съответствие със стойностите, които те трябва да измерват (датчици за налягане, сензори за ниво, и така нататък. P.) или електрическите характеристики, които се превръщат izmeryaemyё стойност (устойчивост сензор, индукционни датчици, и така нататък. Н.). По-ефикасно класификация е втората функция, като, например, две индукционни датчици, които измерват различни количества, са сходни една с друга структура и имат сходни работни характеристики. В същото време, капацитивни и индуктивни датчици за измерване на същия размер, са много различни по конструкция и ефективност.

Много неелектрически величини, с помощта на предучилищното конвертор, се превръща в механична движение, така че електрическите сензори се извършват под формата на устройства, които превръщат това движение в една посока или друг електрически количество. Следните видове сензори: съпротивление, индуктивност, капацитет, напрежение, ток, фаза, честота, брой пулс и времетраене на импулса.

Понякога трябва известно време, за да я превърне в измерваната величина, като механична количество в първата топлина, светлина, и така нататък. Н., а след това в електричество.

Сензори резистентност. Основните видове съпротивителни датчици са потенциометрично, въглеродни датчици, тензодатчици, и RTDs.

Сензори обикновено се използват за измерване на разстоянието. Техните основни предимства са: простота на дизайна и способността да работят без допълнително усилване на сигнала. Основните недостатъци са наличието на плъзгащи електрически контакт, относително голям обем на двигателя, както и значителни усилия, за да извършват тези движения. Един прост резистор, който се променя на тока в електрическа верига, когато изместването на двигателя, се използва едва ли някога в автоматизация поради значителна нелинейност неговите характеристики.



Фигура 2.1. Сензорите и техните характеристики устойчивост

Resistance обикновено включва от потенциометър схема (фиг. 2.1, а). В този случай, характеристика на сензора може да се направи приблизително линейно с правилен подбор на режима на работа на потенциометъра.

Статични характеристики на потенциометричен датчик се нарича U O напрежение върху товарно съпротивление R на п от движещи потенциометър, т. Е. , При еднакво рана резистентност потенциометър стойност R 2 е пропорционален на преместването на X двигателя 1, т. е. , В случая, когато устойчивостта на натоварване е много по-голям от вътрешния съпротивлението на потенциометъра , Статичната характеристика на потенциометъра е представена от една права линия (фиг. 3б). Прекъснатата линия показва случая, където R п е сравним по размер на вътрешното съпротивление на сензора. Ето защо, когато се работи с потенциометричен датчик е необходимо да се оцени грешката при измерване, което е възможно благодарение на характеристиките на нелинейност, или да ограничи зоната на работа на интервали характеристики. 0 - R г с ниска нелинейност.

Грешката е практически нула, когато напрежението от потенциометъра се подава, например електронен усилвател вход. В този случай, R '= R I и на изходното напрежение

където - Отношението на преместването на двигателя 1 ликвидация потенциометър дължина L; R - общото съпротивление на потенциометъра.

Когато R п е сравнима с вътрешно съпротивление R I на сензора, тогава

Стойността на R / R H определя грешката при измерване и движението на преобразуване, който се увеличава с намаляване на съпротивлението на товара. Относителна грешка на операция сензор се определя от съотношението на

Чувствителността на сензора под товар се определя от производно и зависи от , За малки движения или много висока чувствителност на товарното съпротивление , Т. Е. Определена напрежение.

За статична характеристика отзивчиви към схемите сигнал марка входните използвани потенциометрични сензори. Изходното напрежение се отстранява и средна точка преминаването на потенциометъра или устойчивост на натоварване е включена в диагонала на веригата мост, образуван от два потенциометъра. Динамичните характеристики на сензора се определят от възгледи натоварване. Когато натоварването е активно съпротивление, е lagless връзка.

Въглища сензори се използват главно за измерване на големи сили и налягания. Устройството е проста сензор въглища е показано на фиг. 2,1, б, и Фиг. 2,1 грама е дал своето статична характеристика. сензор за въглища е колона от графит диск, като краищата на колелата за контакт и лагери устройствата, че измерените възприемат усилия. съпротивление R на колоната се състои от самостоятелна устойчивост на графит дискове R 0 и преходен контактно съпротивление на контактните повърхности.

Благодарение на неравна повърхност на дисковете за графит са в контакт в някои точки. Ако бъде компресиран сензор въглища, контактната площ на графитни дискове се увеличава и намалява съпротивлението контакт. Зависимостта на резистентност R на въглищата от сензора прилага сила F, която е статична характеристика изразява с формулата:

където к - постоянен фактор. Следователно въглеродни сензори са нелинейни елемент.

Значителни недостатъци са сензорни характеристики на нелинейност, устойчивост на нестабилност и значително (до 5%) хистерезис, т.е.. Д. Разликата между съпротивата за една и съща сума на сила на натиск или в колона напрежение.

Най нелинейност на характеристиките на сензорите на въглищата се извършва при ниска измерената усилия. За да се компенсира работната точка на сензора до линейна област на неговите характеристики са предварително компресиране сила F 1 и F 2 (вж. Фиг. 2.1 гр). За линеаризация на характеристики в процеса на избор на малка площ , например, F 2 ± И произведен в диференциалната изпълнението да се подобри чувствителността на сензора. В този случай, половината от сензора изпитва натиск и опън друг, и те са включени в различните направления на веригата на мост, чийто принцип на работа е описано по-долу. Обхват е ограничен до голяма измерване сензор въглища. усилия и натиск, които не изискват висока точност.

Тензодатчици или напрежение сензори или изработена от тънка тел, или от tenzolita. В конвенционален габарит изпълнение щам е тънка тел сгънати под формата на решетка и поставили от двете страни с тънка хартия (фиг. 2.1 гр). Такова трайно лепило елемент се придържа към детайла, и служи за измерване на нейната деформация. Методът за измерване се основава на промяната на съпротивлението на проводника в своята разтягане или компресия. Tenzolitovye сензори, направени под формата на прът с диаметър 1 мм, което също е залепен до елемента и промяна на нейната устойчивост по време на неговото деформиране.

Заредете клетки имат ниска стойност на относителната промяна в съпротивлението (По-малко от 1%), което изисква много чувствителни измервателни вериги. Чувствителност или усилване на тензодатчици, нарича съотношение на относителна промяна в съпротивлението Коя е неговата продукция на стойност към стойността на щама Което може да се разглежда като вход стойност, т.е.. Д.

Статичните характерни товарни клетки е изобразен като права линия. Това означава, че чувствителността е практически постоянна. Заредете клетки, изработени от константан, имат малка чувствителност, но имат нисък коефициент на температурата на съпротивление. За да се увеличи чувствителността за производството на натоварване клетки, използвани сплави тип Elinvars с относително високо температурен коефициент на съпротивление. За по-нататъшно подобряване на чувствителността в измервателен мост верига включва две или четири еднакви pickoff сензори.

Съпротивителни термометри са широко използвани за измерване на температурата на различни среди, вариращи от -200 до 650 ° С Методът за измерване на такива термометри се основава на способността на някои материали променят електрическо съпротивление R При промяна на температурата. Зависимостта на електрическото съпротивление на температура се изразява с формулата метали

където - Постоянен фактор; - Температурен коефициент на съпротивление; T - температура, К.

Знаейки, съпротивлението на проводника в някакъв начална температура т 0

възможно да се определи устойчивостта на проводника при всяка температура Т:

съотношение на

Разширяване дясната страна в един ред и само първите два члена от серията, което е вярно за много метали, ние се получи линейна зависимост, която е статична характеристика на термометъра на резистентност като:

Тя характеризира големината и наклона характеристики и по този начин определя печалбата на сензора. За някои метали зависимостта Трябва да се ограничава до трета план в разширяване поредица:

където - Коефициент на пропорционалност.

Характерно за тези сензори е нелинейна.

Неотдавна, като използването на RTD получи термистори, които са изработени от полупроводници, които са оксиди, сулфиди, метални карбиди, които имат голям отрицателен коефициент. Thermistors са произведени чрез пресоване и синтероване натрошен чисти материали и покрита със защитен слой от лак или емайл със същия коефициент на термично разширение.

Ако термометър резистентност поставя в среда с температура Т, след това температурата ще варира в зависимост от експоненциална крива с постоянна време T 0, което зависи от параметрите на термометъра: си обем; повърхността на контакт с околната среда; коефициент на топлопреминаване и специфична топлина. Стойност T0 варира в широки граници от фракции от секунди до няколко десетки минути. Следователно, термометърът на резистентност е инерционно елемент с функция трансфер , Където К се определя по формулата на статични характеристики и като , Тъй като състоянието изразена чрез формулата , Линейни, след това стойността на К за нея постоянно и равно ,

Индуктивен сензор. Принципа на работа на тези сензори се основава на промяната в индуктивност на съпротивлението на намотка със стоманена сърцевина. Индукционни датчици имат следните предимства: по-прост дизайн; надеждност при експлоатация; Те са плъзгащи контакти; може да бъде свързан директно към дисплея с относително голям отказал на електрическа енергия; могат да работят на променлив ток на промишлена честота.

Фигура 2.2. Индуктивен сензор

Основните приложения на тези датчици е измерване на ъглови и линейни механично движение. Промяната в стойността на входа се превръща в промяна на индукционни бобини поради движението на котвата, ядрото или самата намотка, което води до промяна на напрежение или ток на изхода на сензора.

индуктивност намотка L The с броя на навивките W прост сензор с подвижна арматура, показан на фигура 2.2, но е равна на:

където F - магнитния поток; I - ток намотка.

Магнитния поток зависи от съпротивлението на магнитната верига, състояща се от съпротивление R CT ядро желязо и устойчивостта на две въздушни междини равна , Като се има предвид зависимостта на магнитния поток от споменатите импеданси получат израз за индуктивност под формата:

където S M - Активната част на магнитната верига. Известно е, че на тока в намотката е равна на

където Z - общото съпротивление на намотката.

На постоянни параметри на дизайна чрез ток на сензора намотка зависи от въздушната междина , Захранващо напрежение честота и активен намотка съпротивление R. Статичните характеристики на сензора, който е изходната стойност на зависимостта на ток I от входния променлива - въздушната междина , Т. Е. Е показан на фигура 2.2, б. В индуктивни датчици обикновено И активно съпротивление на намотката е значително по-малък от неговия индуктивно съпротивление. Ако пренебрегнем стойностите на R CT и R, ние получаваме израз за статични характеристики под формата на:

Истинският характеристика на индуктивен сензор е различен от вградения по тази формула от присъствието на някои нелинейност дължи на ток при нулево въздушна междина, и желанието му за стойността на насищане за големи пропуски.

Индуктивни датчици се използват само при относително ниски честоти (до 3000-5000 Hz), защото при високи честоти загуби увеличи рязко в стоманата и за обръщане съпротивление намотка.

Обсъдихме индуктивност на сензора за движение на котвата и в двете посоки изисква първоначална въздушна междина , Т. Е. Първоначалният ток I 0, което е защо има съществени грешки при измерването, причинени от колебания в температурата и захранващото напрежение. За да се справи с тези недостатъци, както и електро-механични сила котва атракция, в зависимост от големината на въздушната междина, да се използва диференциален индуктивен датчик. Схемата на този датчик е показано на фигура 2.2 инча

Със средна котва позиция сензор електромеханични сили, действащи върху котвата на двете намотки, до голяма степен се компенсира почти цялата гама от измерените премествания. Индуктори включени в схема мост или диференциал. Характеристики на диференциален датчик е показано на фигура 2.2, използването на фазово-чувствителен токоизправител Когато вериги диференциален сензор също показва посоката на движение на котвата от нулево положение, тъй като настоящите промените, в тази фаза. Горните сензори се използват за измерване на премествания от порядъка на десети от милиметъра.

Сензори с подвижен индуктор, ядрото съдържа две идентични бобини, разположени на една и съща ос. Във вътрешността на намотката се движи в основата на цилиндрична форма, която е свързана с измервателен уред. Когато сърцевината е разположена симетрично по отношение на намотките, на индуктивности на същите. При преместване на сърцевината в една посока или от другата страна на промените в индукционни бобини. Така индуктивност на бобина, която се премества към ядрото, се увеличава и други намалява. Съответно модифициран токове, които текат през намотките. Статично характеристика на този сензор има същата форма като тази на сензора с подвижна котва, но с малко по-линейна графика (Фигура 2.2 гр). Тези сензори могат да бъдат използвани за измерване на премествания от порядъка на десетки милиметра.

Има сензори, които се основават на промяната на коефициента на взаимно индукция М на двете намотки. Такива сензори (Фигура 2.2 и т.н.), се наричат трансформатор и съдържат две намотки: един 1 W захранващо напрежение U 1 AC, а другият, състояща се от две части I и W 2 W 2 II, се извежда и се отстранява от напрежението U О или пропорционално на изместването на основата на котвата.

Трансформатори сензори за измерване на малки движения се извършват с променлива разминаване между котвата и ядрото, и да измерват средното премествания - с променлива площ празнина. За измерване на широка гама от сензори за движение, използвани с подвижна сърцевина, наречено бутало. Последните имат предимство пред други сензори трансформатор, като в него сърцевината може да се изолира от бобини херметически затворени тръби. В някои случаи, изходната намотка се състои от две части, които са включени в противоположни посоки. Предлагани сензори, чието производство бобина може да се върти или премества спрямо сърцевината. Такива сензори се наричат ​​ferrodynamic.

трансформатор сензор работи по следния начин. В средно положение на котвата напрежение U се = д 1 -e 2 е равна на нула, тъй като едн E 1 и E 2, индуцирания в намотките W 2 W 2 I и II (Вж. Фиг. 2.2, г) са равни. Чрез преместването сърцевина от средно положение на равновесие между едн счупен, при което е налице променливо напрежение U O на изхода на сензора. Амплитудата на това напрежение е пропорционално на ядро ​​обем от неутрално положение и фазата на посоката на преместване.

Предимствата на трансформаторни сензори включват възможността за големи премествания на котвата и липсата на електрическата връзка между измервателната верига и захранването: има само един магнитен съединител между тях.

От гледна точка на динамичните свойства на индуктивен датчик елемент е свободен ход ако напрежение U О се използва като своя изходен сигнал и инерционно елемент, ако се използва изходен ток. Това е така, защото честотата на захранване много по-висока от максимално възможната честота на трептене на котвата, така че изходното напрежение съответства на амплитудата на стабилното състояние на работа. При преминаване от изходното напрежение на тока трябва да се разглежда. бобина индуктивност и затова се получи

където R - общото съпротивление на изходната верига, която ни позволява да се разгледа сензор инерционно връзката с времеконстанта Т = L / R.

Капацитивните сензори. Капацитивен сензор е общо плоска или цилиндрично кондензатор, който капацитет вариация възниква от движението на една от плочите, или чрез промяна на диелектрична константа е средата между плочите. При преместване на променящото се разстояние между тях се използва или припокриване площ S.

Всички капацитивни сензори работят на променлив ток с висока честота и обикновено изискват използването на допълнителни усилватели, напрежение, тъй като сигналът е получен от тях, той има много малка стойност. За да се увеличи чувствителността на такива сензори обикновено се извършва диференциално (фиг. 2.3 а) T. E. състоящ се от две фиксирани 1 и 3 и една подвижна 2 плочи. При перемещении подвижной пластины изменяются емкости С 12 и С 23 .

Емкость плоского конденсатора выражается зависимостью

където - Абсолютно проницаемост на свободното пространство. Ако х изместване плочи е малко в сравнение с първоначалния пропастта между плочите, нелинейни връзката Тя може да бъде в обхвата на промените на разликата линейната.

Когато премествате плочките се

Мултиплициране и разделяне на изразяване за и за и пренебрегване на члена на знаменател поради своята незначителност, получаваме:

където и съответно капацитет и при първоначална празнина ,

Fig.2.3. Капацитивните сензори

Капацитет линейно варира в зависимост от движението на подвижната плоча с печалба , Капацитивните сензори обикновено са включени в мост верига раменете.

Капацитивен сензор с различни вложки площ (фиг. 2.3, б) определен брой 5 и множество подвижни плочи 4. Чрез завъртане на подвижните плочи по отношение на фиксирана стойност варира активната зона сензор, който води до промяна в своя капацитет.

Капацитетът е променлива област на плочите е

където S 0 - припокриване между плочите на = 0.

Както се вижда от формула , Капацитетът е линейна функция на ъгъла на завъртане подвижна спрямо неподвижната плоча, която, разбира се, е голямо предимство на сензора. За диференциална капацитивен датчик с два стационарни и една подвижна плочи също получи същата величина и различното в знак на промяната в капацитет:

Капацитивните сензори с различна диелектрична константа на средата могат да бъдат използвани за измерване на концентрацията или нивото на течен електролит. Обикновено такива сензори са направени като два коаксиални цилиндъра 6.7 (фигура 2.3 в), които се измерва между течност 8. При промяна на концентрацията на електролита или сензор ниво капацитет на течност варира линейно.

Напрежение сензори. Акцентираме върху стойността на сензора изходното напрежение е пропорционално на измерената стойност. До напрежение сензори са Synchro предаване, работещи в така наречения трансформатор режим, пиезоелектрични датчици, термодвойки, и други различни tachos.

Резолвера извършва от типа на асинхронни променливотокови машини. На статора слотовете трифазни на намотката на статора се подрежда, където отделните фазови намотки компенсира един от друг от 120 °. Роторът на Synchro е монофазен или трифазен намотка. Някои видове синхронизатори проведени с трифазна намотка в ротора и монофазен - на статора. Synchro предаване се състои от две selsyns - сензор и приемник - и може да се използва за предаване на разстояние от ъглови движения, и като устройство за измерване генериране на изходното напрежение в зависимост от ъгъла на отклонение на роторите на енкодера и синхронизиран приемника.

предаване selsyns Mode на разстояние от ъглово отклонение се нарича показател. Connection схема selsyns когато работят в режим индикаторът се показва в Fig.2.4. Основната характеристика на предаване в режим трасиращ selsyn е в зависимост от ъгъла на времето часовник разминаването между роторите и енкодер резолвера- приемник.

Fig.2.4. Шофиране трансфер selsyn в режим на индикатор

Ако роторът на енкодер P (DM) се завърта по отношение на статора на ъгъл С И ротор синхронизиран приемник (SP) под ъгъл , Tdelnyh фаза статора на ликвидация selsyns сензор (E 1 D - E BP) и приемника (E 1P - E AP), предизвикана EMF, стойностите на които са пропорционални на косинус на тези ъгли:

;

;

;

където E м - Максималната стойност на едн фазови намотки.

В същото положение на роторите на DM и SP (t.e.- = ) Стойността на едн индуциран в намотките фаза 1-3 и 1'-3 ' и равни токове в отсъства статора схеми (I 1 = 2 = I I 3 = 0). Ако има несъответствие ъгъл = - между позицията на DM на ротори и SP стойности на ЕМП различен и статор платки всякакви потенциални изравнителни токове I 1, I 2, аз 3. Взаимодействието на тези течения потоци Фр роторни намотки създава оси на CD и SP часовник времето, което има за цел да възстанови баланса в системата. Текущите стойности I 1, I 2, аз 3, в зависимост от ъгъла на отклонение са:

където Z - фаза на статора ликвидация резистентност.

От уравнения в зависимост от стойностите на токовете I 1, I 2, аз 3 от ъгъла на грешката означава, че изравняването на токове изчезват само когато DM ротори и СП са в последователно състояние, т.е.. Д. В ,

Количеството на синхронизиране на въртящ момент е пропорционално на произведението от ротор поток F Р на напречния компонент на ампернавивките (IW P) фаза статорната намотка формира от получените течения аз 1, т 2, аз 3:

където к 1 - Коефициент на пропорционалност; - Ъгълът на фаза във времето между едн намотката на статора и намотка ток I.

Когато синусоидална форма на сигнала изравнителни токове, произтичащи ампернавивките са равни:

където W - броя на навивките на намотките на фаза; к 2 - Factor.

Ето защо, заместване на текущите стойности от уравнението на уравнения в зависимост от токове I 1, I 2, аз 3 от ъгъла на грешката в и израз, обозначаващ чрез B получаваме:

;

;

,

За определяне на напречна компонента на получените ампернавивките Пребройте проекциите на ампернавивките на всяка от намотките на фаза в посока, перпендикулярна на оста на бобината приемник:

Заместването на стойностите за уравнението , , и извършване на математически преобразувания, получаваме:

Следователно, изразът за синхронизиране на въртящия момент може да се изписва като:

или обозначаващ постоянна от М м, получаваме:

Тази формула предполага, че въртящият момент на синхронизация е пропорционално на синуса на грешка ъгъл. може да се счита за малки ъгли на грешка, която

Схема на свързване selsyns когато работят в трансформатора на режим е показан на фигура 2.5. Това променливотоково захранване се подава само до диабет роторната намотка.

Pic.2.5. Шофиране selsyn режим предаване трансформатор

Статично характеристика на този режим е зависимостта на стрес индуциран на ротационен ликвидация съвместно предприятие, от ъгъла на отклонение , Магнитния поток на роторната намотка индуцира диабет в намотките на статора фаза на неговото едн E 1 E 2 E 3, които образуват течения Фаза I 1, I 2, аз 3:

;

;

;

Тези течения създаването на променлив магнитен поток, индуциране на едн (E 1 E 2 E 3) в роторната намотка на съвместното предприятие. Сумата на едн Тя дава на изходното напрежение U се ротор JV:

;

;

;

където C - коефициент на пропорционалност.

Замествайки в уравнението аз текущата стойност 1, т 2, аз 3 и извършване на математически преобразувания, получаваме:

или

Ф = U м COS

където

Формулата U навън = U м COS ясно е, че стойността на ф за максималния ъгъл φ = 0, и е равна на нула за МФ = 90 °. За практическо използване, това е по-удобно обратна връзка, когато в един последователен U позиция от = 0. Това може лесно да се постигне, ако в изходно положение се приема в която SD и SP роторите са прехвърлени един с друг под ъгъл от 90 °. В този случай, МФ на ъгъл 90 ° + φ ', и изходното напрежение U О е амплитуда и фаза ъгъл се определя еднозначно от грешката:

Печалбата или чувствителността на трансформатор верига ,

Като динамични свойства на синхронизиран предаване може да се дължи на група инерционни единици, константа време се определя от индуктивност в намотките на ротора.

Пиезоелектрични сензори работят на базата на използването на пиезоелектрическия ефект, характерен за някои кристали. Кварцов обикновено се прилага на такива сензори, тъй като в присъствието на силно изразена пиезоелектрически ефект в същото време има висока механична якост, ниска зависимост от свойствата на температура и високи изолационни свойства. А кварцов кристал нарязани подходящо ориентирани спрямо неговите оси на кристали, които са поставени между метални електроди. Под сила F върху плочата в посока на електрическата ос на кристала на техните повърхности са перпендикулярни на тази ос, има такси Q, пропорционално на приложената сила и не зависи от геометричните размери на плочата:

където к F - пиезоелектричен постоянен или модул.

От размера на таксата срещащи е много малък, усилието за измерване на две или повече плочи обикновено се използват, свързани в паралел с таксата за полярност, която позволява да се увеличи общия заряд. Малкият стойността на таксата, създава опасност от бързото изтичане през съпротивлението на изолацията. За да се избегне това, в пиезоелектрически сензори се използват специални събития - полиране на повърхността на кварц, кехлибар и полистирол изолация, и измерване на полученото напрежение се произвежда от специални електромерни тръби, токове на преносната мрежа, които са незначителни. Пиезоелектрични датчици може да се използва за измерване на параметрите на бързи динамични процеси, протичащи както динамични свойства, те могат да бъдат приписани на свободните обръщане връзките.

Тахогенератори произвеждат напрежение, пропорционално на скоростта на въртене, и се използват като електрически сензори ъглова скорост. В зависимост от Тахогенератори на изходното напрежение се делят на AC и DC.

Тахогенератори DC (Фигура 2.6.) Са електрически генератори на ниска мощност DC и се изпълнява от magnetoelectric възбуждане от специална ликвидация.

Фигура 2.6. Шофиране Тачо

The електродвижеща сила на километража на котвата се изчислява по формулата:

където к д - постоянен коефициент; F до - магнитно поле поток; Q - ъглова скорост.

Ако FV на поток, създаден от постоянен магнит, т. Д. е постоянна, тогава Е, зависи само от скоростта. Ако нишка се създава възбуждане ток, може да се промени, и след това е.д.н. ще зависи от скоростта на въртене и възбуждане ток. Когато ненаситен магнитна верига поток F в може да се счита пряко пропорционална на възбуждане ток I, т.е. където к 1 - коефициент на пропорционалност.

Това позволява използването на тахометър външна електрическа стимулация да се размножават две стойности, едната от които се изразява чрез възбуждане ток, а другата - скоростта на въртене.

Когато наличната натоварване при пад на напрежение Тачо арматура се случи, така че изходното напрежение е различно от едн и е равна на:

когато тока на котвата ; H R - съпротивление.

Заместването на стойността на параметрите във формула , След съответните преобразувания получаваме:

Това уравнение представлява статичната характеристика с тахометър печалба

стойността на които се определя от съпротивлението на товара и на ток на възбуждане. От уравнението на статична характеристика Тачо показва, че и изходното напрежение е линейно зависим от дори при натоварване. Чрез намаляване на съпротивлението на товара Тачо чувствителност намалява. -Голямо влияние върху линейността на статистически характеристики на котвата е реакция, която отслабва потока на възбуждане. За да се намали този ефект, трябва да имате голямо съпротивление R H и измерванията се използва малка част от характеристиката.

За динамичните характеристики на километража трябва да се вземе под внимание индуктивност на котвата. В този случай, уравнението за изходното напрежение има формата:

Тъй като аз съм = U / R H, а , Получаваме:

или под формата на оператор

където - Време постоянно на оборотомера. Ето защо, функцията за трансфер могат да бъдат написани като тахометър:

Това води до заключението, че оборотомера е инерционна елемент.

Тахогенератори AC са разделени на синхронни и асинхронни. Едновременно ротор Тачо има постоянен магнит. Амплитудата и честотата на тахогенератора изходното напрежение пропорционално на скоростта на въртене. Обикновено, напрежението е коригирано чрез токоизправител на полупроводници. Изходното напрежение е с променлива скорост, което го прави трудно да се използва при нормални AC вериги. Освен това, такъв тахогенератор чувствителни към промени в посоката на въртене.

От тези недостатъци безплатно индукция Тачо. Конструкцията му е подобна на структурата на двуфазен двигател с тънкостенни ротор. Какво ме възбужда ликвидация тахометър се захранва от електрическата мрежа, и на изхода намотка индуцирано едн AC линия честота и като амплитуда пропорционално на скоростта на ротора. Ако промените посоката на въртене на фазата на изходното напрежение е обърната.

Термо-двойки, използвани за прецизно измерване на високи (до 2500 ° С) температури. В промишлеността се използват за контрол и автоматичен контрол на повечето термични процеси. Предимствата на термодвойки, в допълнение към способността за измерване на високи температури са относително ниска инерция, простота и малки размери произвежда сензори. Повече подробности за термодвойката ще бъдат изследвани в лабораторни изследвания.

Текущи сензори. В сензорите контролирано променлива променя настоящите промени се превръщат ток през сензора. За сензори от този тип обикновено включват слънчеви клетки, също така, въпреки че някои от тях не са под напрежение сензори.

Фиг. 2.7. Соларни клетки и техните характеристики: - Схемата на включване;

б - характеристики на напрежението; в - светлинни характеристики

Принципът на тези сензори се основава на промяната в електропроводимостта на слънчеви клетки или за наличието в тях едн под въздействието на светлина. В първия случай клетката преобразува светлинния поток в текущата. Това явление се нарича фотоелектричния ефект. С оглед на фотоелектричния ефект фотоелектрически клетки са разделени на следните видове:

а) с външен фотоелектричния ефект;

б) с вътрешния фотоелектричния ефект, наречен фоторезистори.

Соларната клетка с външен фотоелектричния ефект е

стъклена колба (фигура 2.7), вътре в който са поставени два електрода - катод К и анод А. катода е фоточувствителен слой, отложен върху вътрешната повърхност на колбата. електрод анод е специална форма (задвижващия вал пръстен), монтирана вътре в резервоара и електрическа изолация от катода.

За слънчеви клетки електроди доставени напрежение U една от един източник. Когато са изложени на светлинен поток от катода, електроните се извади, които под въздействието на електрическо поле ход на анода. F на фототока I е пропорционална на светлинния поток F и измерената ПР устройство:

където - Интегрирана фотоклетка чувствителност, съответстващи на неговата печалба.

Понякога в рамките на крушката е създаден вакуум: такива соларни клетки се наричат ​​вакуум. В някои случаи, напротив, да се подобри фототока малко количество инертен газ, въведен в колбата. Тези соларни клетки се наричат ​​газ напълнена. Поради настъпва газ йонизация значително увеличение на броя на електроните инцидент на анода, което води до съответно увеличаване на тока в външната верига на фотоклетката. Съотношението на токовете в изпълнени с газ фотоклетките и вакуум при същите условия на осветление и при същия анод напрежение се нарича коефициент на усилване газ. Въпреки това, възможността за самозапалване на заустването е значителна липса на газ напълнена фотоклетка.

Информацията се определят от техните фотоволтаични характеристики.

Когато се използва в фотоволтаични соларни клетки се променя свойствата на времето, тъй като сензори от голямо значение под влияние на външни фактори. Някои характеристики се използват за определяне на промяната в тези свойства.

Спектрални характеристики на слънчеви клетки, се нарича кривата на фототока от честотата или дължината на вълната на светлината при постоянен интензитет на светлината. Тази крива показва разпределението на чувствителност на излъчване спектър.

За катоди фотоклетки предназначени да видим или инфрачервена радиация област, обикновено се използват алкални метали, повърхността на който се подлага на специална обработка. Тези катоди в определена област на спектъра има остър максимална чувствителност.

характеристики Current напрежение показват зависимостта на фототока на напрежението на фотоклетка при постоянна стойност на светлинния поток. На рис.2.7, б приведены вольтамперные характеристики некоторых типов фотоэлементов. Характеристики вакуумных фотоэлементов (кривые 1-3) имеют участок насыщения. Это объясняется тем, что все электроны, вылетающие из катода, достигают анода. Фототок можно увеличить только за счет увеличения светового потока, при этом начало участка насыщения перемещается в сторону больших значений анодного напряжения.

Вольтамперные характеристики газонаполненных фотоэлементов (кривые 4, 5) резко отличаются от характеристик вакуумных фотоэлементов. Из этих кривых видно, что вначале ток медленно изменяется с увеличением напряжения, а затем быстро возрастает за счет ионизации газа. С увеличением освещенности кривые перемещаются влево и ионизация наступает при меньшем значении анодного напряжения.

Если анодное напряжение достаточно велико, то возникший в фотоэлементе самостоятельный разряд уже не будет зависеть от светового потока, а сила тока будет определяться главным образом параметрами внешней цепи. Интенсивная бомбардировка катода ионами приводит к порче фотоэлемента, поэтому его режим работы должен быть выбран таким, чтобы анодное напряжение было меньше напряжения зажигания.

Световой характеристикой фотоэлемента называется кривая, выражающая зависимость фототока от величины светового потока при постоянном анодном напряжении, обеспечивающем режим насыщения. Для вакуумных фотоэлементов эти характеристики являются прямыми линиями, проходящими через начало координат (рис. 2.7, б).

Для газонаполненных фотоэлементов пропорциональная зависимость фототока от светового потока справедлива при относительно слабом световом потоке.

При использовании фотоэлементов для измерения весьма важное значение имеет стабильность их интегральной и спектральной чувствительности. Как показывает опыт, чувствительность фотоэлементов уменьшается со временем - сказывается так называемое утомление фотоэлементов. При расчете фотоэлектрических устройств (в особенности для измерительных целей) следует учитывать это уменьшение чувствительности, которое для цезиевых газонаполненных элементов может составлять до 25% первоначальной величины.

В последнее время широкое применение в различных областях техники получили вентильные фотоэлементы.

Принципиальное их отличие от фотоэлементов с внешним фотоэффектом заключается в том, что вентильные фотоэлементы под действием светового потока сами создают э.д.с. и поэтому не нуждаются в постороннем источнике напряжения.

Фоторезисторы относятся к полупроводниковым приборам: их сопротивление меняется под действием света. Они обладают высокой стабильностью сопротивления, незначительными инерционностью и температурной зависимостью, а также почти пропорциональной зависимостью между фототоком и световым потоком.

Темновое сопротивление полупроводникового слоя стремятся снизить путем уменьшения расстояния между электродами. Одним из методом уменьшения этого расстояния является гребенчатое расположение электродов. На изолирующую пластинку наносятся электроды, которые входят друг в друга наподобие зубцов двух гребешков. На все пространство между электродами наносится светочувствительный полупроводниковый слой. Под действием света сопротивление этого слоя значительно уменьшается, что и лежит в основе работы фоторезисторов.

В качестве полупроводникового материала в фоторезисторах применяются сернистый свинец (фоторезисторы ФС-А), селенистый свинец (СФ-4), сернистый кадмий (ФС-К).

Основным параметром фоторезисторов является чувствительность определяемая по вольтамперной или по световой характеристикам. Максимальная чувствительность фоторезисторов зависит от величины допустимого напряжения.

При использовании фоторезисторов в высокочастотных схемах следует учитывать инерционность этих сопротивлений. Постоянные времени фоторезисторов находятся в пределах стр. Эти значения справедливы для светового потока порядка 10 -5 лм. При его увеличении постоянная времени уменьшается.

В настоящее время наряду с рассмотренными фотоэлементами в качестве датчиков тока применяются также фотодиоды и фототриоды, в которых используется чувствительность электронно-дырчатого перехода в полупроводниках к световому потоку. Фотодиод включается в цепь источника тока в направлении обратной проводимости. При отсутствии светового потока в цепи нагрузочного сопротивления, включенного последовательно с фотодиодом, протекает небольшой ток обратной проводимости, так называемый темновой ток. Если зона электронно-дырчатого перехода освещается световым потоком, то ток возрастает пропорционально величине светового потока.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| електрически сензори

; Дата: 01.11.2014; ; Прегледи: 640; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 11.45.9.26
Page генерирана за: 0.15 сек.