Реферат
на тему:
Системи дистанційної передачі сигналів вимірювальної інформації та
первинні вимірювальні перетворювачі
Первинні вимірювальні перетворювачі вимірювану величину перетворюють у
сигнал вимірювальної інформації, що дає можливість передати його на
певну відстань і за місцем призначення відтворити вимірювальну величину
у формі, прийнятній для спостерігача або ж ввести у відповідний засіб
вимірювання. Вимірювання, перетворення, передача і відповідне зображення
вимірюваної величини проходить за схемою, зображеною на рис. 1.
Рис. 1. Схема дистанційної передачі сигналів вимірювальної інформації
Первинний перетворювач перетворює вимірювану величину об’єкта
(температуру, тиск, рівень, переміщення, зусилля та ін.) у сигнал
вимірювальної інформації (електричний, пневматичний, оптичний тощо),
який лініями зв’язку передається до вторинного приладу, перетворювача,
ЕОМ тощо.
Комплекс технічних засобів у складі первинного перетворювача, лінії
зв’язку та засобу відтворення вимірюваної величини називається системою
дистанційної передачі сигналів вимірювальної інформації.
Таким чином, вимірювана величина перетворюється в сигнал певної фізичної
природи, який передається лінією зв’язку до вторинного приладу, де знову
сигнал перетворюється у вимірювану величину, що набуває форми,
прийнятної для спостерігача.
Сигналом називається фізичний процес, властивості якого визначаються
взаємодією між матеріальним об’єктом та засобом вимірювання. За своєю
природою сигнали можуть бути: електричними, пневматичними, механічними
тощо.
Сигналом вимірювальної інформації називається сигнал, який представляє
вимірювальну інформацію на виході засобу вимірювань, тобто на виході
первинного перетворювача. У процесі вимірювання, передачі та відтворення
доводиться мати справу не з вимірюваною величною, а з сигналом
вимірювальної інформації.
Первинним вимірювальним перетворювачем, або сенсором, називається
перетворювач, який першим взаємодіє з об’єктом вимірювання і видає
сигнал вимірювальної інформації.
Системи дистанційної передачі сигналів вимірювальної інформації
розподіляються на дві великі групи з сигналами уніфікованими,
приведеними до виду і рівня, такими що відповідають вимогам ДСП, і
неуніфікованими, які не приведені й не відповідають стандарту.
Найперспективнішими є перетворювачі з уніфікованими вихідними сигналами.
До систем дистанційних передач сигналів вимірювальної інформації
пред’являються такі вимоги: точність передачі; достовірність і
надійність передачі; перешкодозахищеність; дистанційність передачі;
мінімальна інерційність; стабільність сигналів, незалежність від джерела
живлення; економічність системи дистанційної передачі.
Задовольнити усі наведені вимоги у повному обсязі за допомогою однієї
дистанційної системи передачі досить складно, проте у своїй більшості
системи відповідають цим вимогам.
Типи перетворювачів дистанційних передач обираються залежно від об’єкта
і виду вимірюваної фізичної величини, яка перетворюється в сигнал, що
передається лінією зв’язку (струм, напруга, частота, стиснуте повітря
тощо). Для перетворення лінійного переміщення в уніфікований сигнал
найчастіше використовуються диференціально-трансформаторні та струмові
перетворювачі: перетворювачі кутового переміщення — феродинамічні,
сельсинні та частотні; перетворення зусиль — електросилові та
пневмосилові компенсуючі перетворювачі.
Диференціально-трансформаторна система дистанційної передачі сигналів
вимірювальної інформації
Принцип дії диференціально-трансформаторної системи (ДТС) ґрунтується на
компенсації електрорушійних сил (ЕРС) первинного вимірювального
перетворювача і вторинного приладу (ВП).
До складу ДТС (рис. 2) входять два однакових
диференціально-трансформаторні перетворювачі (ДТП1 і ДТП2), розміщені
відповідно у датчику та вторинному приладі. Перетворювачі мають первинну
і вторинну обмотки. Первинні обмотки намотані по всій довжині катушки
перетворювача, а вторинні розділені на дві секції, кожна з яких
розміщена на відповідній половині первинної обмотки. Всередині кожного
перетворювача знаходяться металеві осердя 1 і 5, які переміщуються
відповідно чутливим елементом датчика і лекалом ВП. Первинні обмотки
системи ввімкнені послідовно і живляться змінним струмом від
електронного підсилювача 2. Вторинні обмотки системи увімкнені зустрічно
й під’єднані до підсилювача 2 вторинного приладу.
Якщо осердя перетворювачів перебувають у середньому положенні, то
різницева електрорушійна сила вторинних обмоток обох перетворювачів
дорівнюватиме нулю, оскільки у зустрічно ввімкнених секціях наведені ЕРС
рівні між собою:
е1=е2; E1=0; е3 = е4; Е2 = 0. (1)
Сигнал небалансу при цьому також дорівнюватиме нулю:
?Е = Е1-Е2, (2)
Рис. 2. Диференційно-трансформаторна система дистанційної передачі
сигналів вимірювальної інформації
При відхиленні осердя 1 від середнього положення під дією мембранного
чутливого елемента (ЧЕ) наведені ЕРС у секціях ДТП1 змінюються, оскільки
змінюється величина взаємоіндукції. Рівність різницевих ЕРС у
перетворювачах системи порушується, і на вхід електронного підсилювача 2
надходить сигнал небалансу:
?E = Е1 – Е2 ? 0. (3)
0зі зсувом по фазі на 90 градусів за рахунок конденсатора С2. Обертове
магнітне поле приводить в обертовий рух ротор РД, який через редуктор
поверне кулачок і перемістить осердя 5 ДТП2 вторинного приладу в
аналогічне положення плунжера ДТП1 і стрілку 4 у нове положення. При
цьому індуковані ЕРС стануть рівними за величиною,
взаємокомпенсовуватимуть одна одну, а сигнал небалансу дорівнюватиме
нулю.
Обертове магнітне поле реверсивного двигуна зникає, тому що змінюється
частота струму керуючої обмотки на 100 Гц, двигун зупиняється,а стрілка
4 ВП зупиниться на новому значенні вимірюваної величини.
Напрямок обертання РД залежить від фази вхідного сигналу ?Е, а фаза —
від напрямку переміщення осердя датчика від зрівноваженого стану
системи.
Основна похибка диференціально-трансформаторної передачі дорівнює 1 %
при відстані між первинним перетворювачем і вторинним приладом до 1 км.
ДТС — проста, надійна й точна система, однак вона обмежена підключенням
лише одного ВП та її використанням у керуючих ЕОМ. Проте останнім часом
Івано-Франківський завод випускає дифманометри типу ДМТ зі струмовим
перетворювачем (0…5 мА). ДТС працюють із вторинними приладами серії:
КВД; КПД; КСД; РП = 160 та ін.
Сельсинна система дистанційної передачі сигналів вимірювальної
інформації
Сельсинна система дистанційної передачі (рис. 3) складається з двох
аналогічних синхронних електромашин, одна з яких сельсин-датчик СД —
з’єднана з валом машини, а друга сельсин-приймач СП — зі стрілкою
приладу. Статорні однофазні обмотки СД та СП живляться напругою змінного
струму і в обох машинах утворюють пульсуючі магнітні потоки з частотою
50 Гц. Трифазні роторні обмотки обох сельсинів з’єднані між собою
лініями зв’язку.
?2) у роторних фазних обмотках 1 і 11; 2 і 21; 3 і 31 наводяться
однакові ЕРС. Різницеві ЕРС у відповідних парах роторних обмоток
дорівнюють нулю і струми між цими парами також дорівнюють нулю:
і1 = і2 = і3 = 0 (4)
Рис. 3. Сельсинна система дистанційної передачі сигналів вимірювальної
інформації
Якщо ж зміниться положення ротора сельсин-датчика на кут 9, то у
відповідних фазних роторних обмотках СД і СП наведені ЕРС будуть
різними, оскільки роторні обмотки займають різні положення відносно
статорних обмоток.
При виникненні різницевої ЕРС між відповідними обмотками роторів СД і СП
з’являтимуться зрівноважувальні струми і1, і2, і3, що сприятиме
наведенню електромагнітних полів в їхніх обмотках. У результаті
взаємодії електромагнітних полів обмоток ротора та пульсуючого
магнітного поля статора СП ротор сельсин-приймача повернеться на кут 0.
За однакового положення роторів СД і СП зникають зрівноважувальні
струми, електромагнітні поля роторних обмоток і ротор СП зупиняється. За
стрілкою й шкалою проводиться відлік вимірюваної величини.
Якщо ротор СД повертається зусиллям валу машини Моб, то ротор СП
повертається синхронно із ротором СД за рахунок взаємодії магнітних
полів.
Омічні передачі у вимірювальній техніці також набули значного поширення.
Первинними перетворювачами (датчиками) омічної системи можуть бути
резисторні перетворювачі різних конструкцій: змінний резистор,
тензоперетворювачі, термометри опору та ін. Залежно від зміни
вимірюваної величини змінюється електричний опір резисторного
перетворювача, для вимірювання якого використовують різні вторинні
прилади: мілівольтметри, міліамперметри, логометри, автоматичні мости і
потенціометри.
Феродинамічна система дистанційної передачі сигналів вимірювальної
інформації
?2 на вході електронного підсилювача відсутній сигнал небалансу:
?Е = Е1-Е2=0. (5)
Рис. 4. Феродинамічна система дистанційної передачі сигналів
вимірювальної інформації
?2 , різними також будуть індуковані в них ЕРС: Е1 ? Е2. Сигнал
небалансу ?Е подається на вхід електронного підсилювача ЕП, підсилюється
і приводить у рух реверсивний двигун РД. Останній повертає рамку ПФ2 до
наступного зрівноважувального стану. Стрілка на шкалі ВП приладу покаже
нове значення вимірюваного параметра. Клас точності передачі становить
1. Як вторинні використовують показуючі прилади типу ВФП і КВД та
самописні ВФС і КСД.
Список використаної літератури
В.Д.Цюцюра, С.В.Цюцюра. Метрологія та основи вимірювань. Навч. посібн.,
К., “Знання -Прес”, 2003
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
