Тема 2.1.6. Конструкция и принцип действия термоэлектрических датчиков (термопар).

Термопары относятся к генераторным датчикам и преобразуют температуру какого-либо объекта в термоЭДС е_t.

Конструктивно термопары состоят из 2-х термоэлектродов А и Б, каждый из которых изготовлен из своего сплава или металла (например, первый (А) - из платины, а второй (Б) - из платинородия).

 

 

 

Материалы термоэлектродов	Пределы измерения температуры, ºС
Платина-платинонородий (родия 10%)	- 20	+ 1300
Хромель-алюмель	- 50	+ 1000
Хромель-копель	- 50	+ 600

 

С одной стороны эти электроды спаяны или скручены вместе, образуя рабочий спай. Свободные концы термоэлектродов выведены к выходным клеммам. Каждый термоэлектрод помещен в фарфоровые изоляторы (бусы), а для защиты от механических повреждений на них надевается стальная труба.

Если поместить термоэлектроды вместе с рабочим спаем в температуру t°₁ (например, в пространство печи), а свободные концы вместе с клеммами оставить в температуре t°₂ (температуре цеха), то на выходных клеммах термопары образуется термоЭДС е_t (или выходное напряжение U_вых). Значение термоЭДС е_t будет тем больше, чем будет больше разность температур t°₁ - t°₂.

СР Тема 2.1.7. Конструкция, схема включения и принцип работы сельсин - датчиков.

Сельсин - датчики (сельсины) относятся к генераторным датчикам и преобразуют угловое перемещение a рабочего механизма РМ в ЭДС e.

Сельсин датчик состоит из неподвижной однофазной обмотки возбуждения ОВ (статорной обмотки) и подвижной трехфазной обмотки синхронизации (роторная обмотка).

Фазы роторной обмотки сдвинуты друг относительно от друга на угол 120°.

Вал ротора (ось) механически связан с валом рабочего механизма РМ. Выводы роторной обмотки через контактные кольца и щетки соединены с выходными клеммами Р₁, Р₂, Р₃. На статорную обмотку через клеммы С₁ и С₂ подается переменное напряжение возбуждения ~ U_в.

 

Предположим, что в исходном состоянии рабочий механизм РМ и роторная обмотка повернуты на какой-то угол a. При прохождении переменного тока ~I по обмотке возбуждения в ней наводится переменный магнитный поток ~Ф. Пронизывая фазы роторной обмотки, этот магнитный поток наводит в них ЭДС: e₁; e₂; e₃. В результате на выходе присутствует выходное напряжение U_вых.= e₁- е₃.

При повороте РМ, а значит и ротора на какой-то другой угол a′, расположение фаз роторной обмотки относительно направления магнитного потока ~Ф изменится. Поэтому изменятся и ЭДС на выводах роторной обмотки. Они станут равными e₁′; e₂′; e₃′_. Следовательно, изменится и выходное напряжение датчика: U_вых′= e₁′- е₃′.

Таким образом, изменение угла поворота РМ вызвала сначала изменения ЭДС на выходе датчика и, как следствие, изменение выходного напряжения датчика.

СР Тема 2.1.8. Конструкция, схема включения и принцип работы тахогенераторных датчиков постоянного и переменного тока (Поспелов, с. 33-34, рис. 2.9. (а, б).

Эти датчики относятся к генераторным и преобразуют частоту вращения n или угловую скорость ω рабочего механизма РМ в ЭДС (напряжение).

 

 

 

Тахогенераторы постоянного тока выпускаются с обмоткой возбуждения и с постоянными магнитами. Последние не нуждаются в источнике питания.

Недостатком тахогенераторных датчиков является наличие коллектора и щеток, что значительно снижает их надежность.

Асинхронные тахогенераторы не имеют указанного недостатка. По конструкции они подобны двухфазным асинхронным двигателям, только их роторы выполняются в виде тонкостенного металлического цилиндра. Две обмотки статора тахогенератора смещены на 90⁰ одна относительно другой.

К обмотке возбуждения 1 (ОВ) подводится напряжение питания U~, а к измерительной обмотке 2 (ИО) через выпрямитель или часть схемы управления подключается вольтметр.

При подаче напряжения питания, постоянной величины и частоты пульсирующий магнитный поток, пересекая ротор, в измерительной обмотке индуктирует ЭДС, пропорциональную частоте вращения ротора, приводимого в движение контролируемой машиной или механизмом.

Тахогенераторы широко применяются в различных отраслях промышленности, в том числе и горной, например, при автоматизации двигателей подъемных машин.

ЗАЧЕТ ПО МОДУЛЮ 2.1.

Модуль 2.2. Преобразовательно-усилительные устройства (ПУУ).

К ПУУ относятся усилители постоянного и переменного тока, импульсные усилители, фазочувствительные усилители, магнитные усилители, преобразователи частоты, преобразователи аналогового сигнала в цифровой (АЦП) и преобразователи цифрового сигнала в аналоговый (ЦАП).