че. Принцип действия
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
ЛР 2 Принцип действия емкостного датчика. Чувствительная поверхность выключателя состоит из двух электродов, расположенных концентрически. Их поверхности расположены в цепи обратной связи высокочастотного генератора, который настроен так, что он не генерирует при отсутствии объекта детектирования. Если объект приближается к чувствительной поверхности датчика, он попадает в электрическое поле перед поверхностями электродов и способствует повышению емкости связи между пластинами. При этом амплитуда генератора начинает возрастать. Амплитуда колебаний регистрируется оценочной схемой и преобразуется в логический сигнал включения. Принцип действия индуктивного датчика. Принцип действия индуктивного бесконтактного выключателя также основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в активную зону датчика металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного магнитного материала определённых размеров. При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесённом материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется в зависимости от расстояния между датчиком и контролируемым предметом. Далее триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса. Ультразвуковой бесконтактный выключатель. Ультразвуковой конечный выключатель - прибор для обнаружения контролируемого объекта звуковыми волнами ультразвукового диапазона. Частота ультразвуковых колебаний лежит в диапазоне от 45 до 400 кГц в зависимости от типа датчика; частота повторения пачек импульсов находится между 10 и 200 Гц. В качестве излучателей и приёмников ультразвуковых колебаний используют электростатические преобразователи, которые в настоящее время практически не применяются из-за сложной конструкции и необходимости высокого рабочего напряжения, и пьезокерамические преобразователи. Пьезокерамические преобразователи построены из спекаемых пьезоэлектрических кристаллов. Пьезоэлектрические кристаллы имеют свойство изменять размеры (деформироваться) при воздействии на определённые поверхности кристалла электрического напряжения. Таким образом, электрическая энергия может быть преобразована в механическую. И наоборот, когда давление прикладывается к внешней поверхности кристалла, образуется заряд, который может быть преобразован в напряжение. 3 схемы построения ультразвуковых датчиков: с одним преобразователем, в которых пьезокерамическая головка используется как излучатель и как приёмник. Недостатком этой схемы является относительно большое минимальное расстояние обнаружения: отражённые сигналы от объектов, расположенных очень близко к датчику, поступают раньше окончания спада импульса излучателя и по этой причине не могут быть обработаны; с двумя преобразователями в одном корпусе, в которых для передачи и приёма используются две пьезокерамических головки, расположенные в одном корпусе. Путем применения двух отдельных преобразователей минимальное расстояние обнаружения может быть существенно уменьшено по сравнению со случаем использования единого приёмопередатчика; разнесённая схема с двумя преобразователями, в которых для передачи и приёма используются две пьезокерамических головки, расположенные в разных корпусах, располагаемых на одной линии. Датчики, построенные по такой схеме, используются в методе прерывания луча. Преимущества ультразвуковых датчиков: работают в сильно загрязнённой и запылённой среде; большие рабочие расстояния (для систем с одним преобразователем до 15 метров); взрывозащищённые варианты исполнения; обнаруживают объекты из любого материала (в том числе и уровень жидкости); самый простой и дешёвый бесконтактный способ измерения уровня жидкости. Недостатки ультразвуковых датчиков: - невысокая точность, особенно при изменении температуры, давления и состава воздуха; чувствительность к случайным препятствиям (например, ступени лестницы в цистерне с жидкостью); часто неверная работа от границы сред с пеной на поверхности; измерительный луч нельзя увидеть; невысокое быстродействие; сравнительно дороги. Гистерезис  Достоинства и недостатки индуктивного датчика: Плюсы индуктивных датчиков: 1) простота конструкции и отсутствие механических частей; 2) высокая надёжность в следствии этого; 3) высокая чувствительность; 4) удобство и простота установки; 5) возможность использования в электрических сетях с промышленной частотой. Минусы: 1) Необходимость в постоянной подачи питания; 2) Взаимосвязь напряжения и точности работы датчика. Источники погрешностей емкостного датчика Изменение температуры окружающей среды. ... Неточности изготовления формы неподвижного электрода и нанесения рисунка на шкалу. ... Нестабильность характеристик измерительной схемы. ... Внешние воздействия. ... Вибрации и удары. Способы построения систем обнаружения объектов с помощью ультразвука Ретрорефлективный метод. Контролируется пространство между датчиком и стационарным рефлектором. Приёмник улавливает ультразвуковой сигнал, отражённый от рефлектора. При пересечении луча объектом происходит срабатывание датчика. Метод малоприменим для измерения расстояния до объекта, а служит для его непосредственного обнаружения в зазоре между датчиком и рефлектором. Метод прерывания луча. Два датчика, излучатель и приёмник, устанавливают на одной линии. Ультразвуковая волна должна пройти расстояние между излучателем и приёмником только в одном направлении. Метод не применим для измерения расстояния до объекта, а служит для его непосредственного обнаружения в зазоре между передатчиком и приёмником. ЛР3 1) Какова конструкция и принцип действия индуктивного преобразователя перемещений? Индуктивный преобразователь перемещения (ИПП) - электронное устройство, выходное напряжение которого изменяется с изменением положения воздействующего элемента относительно торца преобразователя. Конструкция Простейший одинарный (однотактный) ИПП с переменным воздушным зазором δ, значение которого является измеряемой величиной, состоит из сердечника 1, подвижного якоря 2, связанного с контролируемым объектом X, и обмотки питания 3, которая является одновременно измерительной обмоткой. 2) Принцип работы ИПП основан на изменении индуктивности или взаимоиндуктивности обмотки с магнитопроводом вследствие изменения магнитного сопротивления магнитной цепи датчика под воздействием измеряемой величины. Достоинства и недостатки Индуктивные датчики обладают такими достоинствами, как: простота конструкции и надежность в работе; большая выходная мощность, позволяющая во многих случаях обойтись без усилителя; высокая чувствительность и разрешающая способность; безынерционность (при условии, что частота изменения входного сигнала гораздо меньше частоты источника питания); возможность работы непосредственно от сети переменного тока. Недостатки индуктивного датчика: Из немногих недостатков индуктивных датчиков основным является зависимость точности работы датчика от напряжения, что обуславливает необходимость обеспечения стабильной подачи питания. Минусы Одинарного: малая рабочая зона, невысокая чувствительность, влияние на результат преобразования электромагнитного усилия притяжения якоря к сердечнику, колебаний температуры и напряжения питания существенно ограничивает их практическое использование. Гистерезис –  Одинарные ИПП имеют небольшое относительное перемещение /0 = 0,1...0,15. Целый ряд недостатков, таких как малая рабочая зона, невысокая чувствительность, влияние на результат преобразования электромагнитного усилия притяжения якоря к сердечнику, колебаний температуры и напряжения питания существенно ограничивает их практическое использование. Обычно такие датчики применяются в тех случаях, когда необходимо ступенчатое релейное управление, например в качестве бесконтактных датчиков положения, концевых выключателей, датчиков положения и др. Двухтактные ИПП, включаемые по дифференциальной схеме. Эти датчики состоят из двух сердечников, идентичных по конструктивным и магнитным параметрам, с двумя также одинаковыми обмотками, включенными последовательно и встречно. Между ними располагается общий якорь. Измерительный прибор включен таким образом, что через него протекает разность токов в обмотках. При среднем положении якоря зазоры между ним и каждым из сердечников одинаковы, индуктивности обеих обмоток и токи в них также одинаковы, т.е. результирующий ток через измерительный прибор отсутствует. Мишени ИПП  Принцип действия трансформаторных (взаимоиндуктивных) датчиков также основан на изменении индуктивности обмоток при перемещении якоря. Особенностью трансформаторных ИПП является то, что в них отсутствует электрическая связь между обмоткой питания (возбуждения) и измерительной обмоткой, что позволяет менять напряжение на выходе нагрузки независимо от величины напряжения источника питания. Питания индуктивных датчиков  ЛР 4 1.Какие машины называются тахогенераторами, каков принцип их работы? Тахогенераторами называются электрические машины небольшой мощности, преобразующие механическое вращение в электрический сигнал. Тахогенераторы постоянного тока по конструкции и принципу действия представляют собой электрическую машину постоянного тока всегда с независимым возбуждением, чаще всего магнитоэлектрические с возбуждением основного магнитного поля с помощью постоянных магнитов, реже – с электромагнитным возбуждением, обусловленным магнитодвижущей силой обмотки возбуждения, питаемой от независимого источника электрической энергии постоянного напряжения 2. Назовите основные погрешности тахогенератора постоянного тока, их причины и пути снижения. 1. Зона нечувствительности обуславливается падением напряжения в переходном контакте между щеткой и коллектором. Для ее уменьшения применяют щетки с малым переходным сопротивлением (медно-графитовые или серебряно-графитовые), а в прецизионных тахогенераторах используют проволочные щетки с серебряным, золотым и даже платиновым покрытием. 2. Влияние реакции якоря проявляется в нелинейности выходной характеристики. С целью ее ослабления магнитную цепь тахогенератора выполняют либо слабо, либо сильно насыщенной. И в том и в другом случае рабочая точка лежит на линейной части характеристики, где размагничивающее действие поперечной реакции якоря сказывается незначительно. 3. Температурная погрешность связана с изменением сопротивления обмотки якоря и особенно обмотки возбуждения, если последняя имеется. (При увеличении температуры меди на 50 °С ее сопротивление увеличивается на 20 %). При увеличении сопротивления обмотки возбуждения уменьшается ток, магнитный поток и выходное напряжение тахогенератора. Температурную погрешность можно уменьшить различными путями. Например, включением последовательно с обмоткой возбуждения терморезистора, стабилизирующего сопротивление всей цепи. Достаточно эффективный способ – сильное насыщение магнитной цепи. В этом случае даже значительные колебания тока возбуждения весьма слабо отражаются на колебаниях магнитного потока возбуждения. В тахогенераторах с постоянными магнитами подобной проблемы практически не существует, а изменение сопротивления обмотки якоря приводит к очень небольшим погрешностям. 4. Асимметрия выходного напряжения в тахогенераторах возникает изза смещения щеток с геометрической нейтрали (при сдвиге щеток с нейтрали, возникает продольная реакция якоря, которая носит намагничивающий характер при одном направлении вращения и размагничивающий при другом. Для устранения этой погрешности надо очень точно устанавливать и надежно закреплять щеточный узел, не допускать люфтов в щеткодержателях. 5. Пульсация выходного напряжения является специфической погрешностью тахогенератора постоянного тока. Различают зубцовые, якорные и коллекторные пульсации. Зубцовые пульсации обуславливаются зубчатым строением якоря, что приводит к периодическому изменению проводимости воздушного зазора. С целью устранения зубцовых пульсаций выполняют скос пазов, выбираюттакую ширину полюсного наконечника, в пределах которой укладывается целое число зубцовых делений. Иногда применяют магнитные клинья. Якорные пульсации обуславливаются неравномерным воздушным зазором, неодинаковой магнитной проводимостью вдоль и поперек проката. Для ослабления этой причины выполняют относительно большой зазор, по высокому классу точности обрабатывают посадочные поверхности, применяют высококачественные подшипники, выполняют веерообразную шихтовку сердечника якоря. Коллекторные пульсации возникают из-за конечного числа коллекторных пластин, неплотного прилегания щеток, вибраций щеточного узла. Для их устранения выполняют максимально возможное число коллекторных пластин, тщательно подбирают ширину щеток, улучшают качество изготовления щеткодержателей, коллектора и т.д. |