Ім'я файлу: датчик.docx
Розширення: docx
Розмір: 82кб.
Дата: 11.11.2022
скачати
Пов'язані файли:
Тропи.docx
Розширення: docx
Розмір: 82кб.
Дата: 11.11.2022
скачати
Пов'язані файли:
Тропи.docx
ДАТЧИКИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
Рис. 1.4. Измерительная схема в САР температуры главного дви- гателя т/х ‘ ‘Смоленск
Рис. 1.5. Схема тахогенератора постоянного тока
литель на DA2 позволяет снизить влияние синфазных составляющих выходного напряжения моста.
1.3. Датчики частоты вращения
В судовых датчиках частоты вращения нашли применение тахогенераторы постоянного тока и индукционные преобразователи.
Тахогенераторные датчики частоты вращения. Тахогенераторы постоянного тока представляют собой генераторы постоянного тока небольшой мощности с электромагнитным (рис. 1.5) или магнито-электрическим возбуждением.
В режиме холостого хода при постоянном магнитном потоке возбуждения Фв выходное напряжение тахогенератора составляет:
U otry = Е сФпо) = to, ddIa d 2
где со — угловая скорость вала; к - сФв.
При подключении нагрузки напряжение уменьшается на величину падения напряжения в цепи якоря.
и Выходное напряжение изменяется
А 2 по линейному закону в функции часто- R Уу ? ты вращения. Наклон статической ха- / рактеристики зависит от сопротивле-
/7/ ния нагрузки, так, статические нагруз-
/77 ки 2, 3 на рис. 1.6 соответствуют сопро-
/77 тивлениям Ян1, Ян2. Уменьшение со-
/у противления нагрузки (Ян2 < Ян1) при-
1^- водит к уменьшению крутизны харак-
Рис. 1.6. Статические ха- эристики. На рис. 1.6 показана также рактеристики тахогенера- статическая характеристика 1, соответ- тора постоянного тока ствующая режиму холостого хода
(*н =<*>)•
Принципиальная схема тахогенераторного датчика частоты вращения представлена на рис. 1.7.
Выходной сигнал тахогенератора поступает на делитель напряжения, состоящий из резисторов Яр Я4. Выходной сигнал делителя напряжения снимается с резистора Т?4. Подключение тахогенератора к клеммам 7, 8 или 9 зависит от значения напряжения на его выходе.
Рис. 1.7. Принципиальная схема тахогенераторного датчика частоты вращения
Напряжение с выхода делителя напряжения поступает на вход однополупериодного выпрямителя на операционном усилителе DAI. С выхода этого выпрямителя сигнал подается на вход апериодического звена первого порядка на операционном усилителе DA2. Схема на операционном усилителе DA2 используется в качестве фильтра нижних частот и служит для сглаживания динамических составляющих выходного напряжения тахогенератора. При номинальном значении напряжения тахогенератора выходное напряжение [/вьгх датчика частоты вращения равно 10 В.
Датчики частоты вращения с индукционными преобразователями. Индукционный преобразователь состоит из П-образно- го магнитопровода, расположенного неподвижно около вала, и стальной перфорированной ленты, закрепленной на валу (рис. 1.8). Между валом и лентой по всей окружности походит резиновая лента.
На одном из полюсов магнитопровода установлена обмотка возбуждения, питаемая от источника постоянного тока, на другом — измерительная обмотка. Обмотка возбуждения служит для создания постоянного
магнитного потока; с измерите- Рис. 1.8. Редукционный преобра- льной обмотки W„ снимается вы- зователь датчика частоты вра- и ходное напряжение (7ВЫХ. щения
Между лентой и полюсами есть воздушный зазор. При вращении вала происходит периодическое изменение магнитного сопротивления. Это изменение приводит к изменению магнитного потока обмотки возбуждения. При изменении магнитного потока в измерительной обмотке наводится ЭДС, равная
(1.1)
Частота выходного сигнала определяется из выражения:
(1-2)
где п — число оборотов гребного вала в минуту; Z — количество отверстий в перфорированной ленте.
Из выражения (1.2) понятно, что частота ЭДС преобразователя не зависит от внешних условий, поэтому точность измерения час
тоты вращения зависит только от точности измерения частоты
ЭДС.
Рис. 1.9. редукционный преобра-
Сам преобразователь не вносит погрешности в процесс измерения. В соответствии с выражениями (1.1), (1.2), наряду с частотой ЭДС при изменении частоты вращения происходит изменение и значения ЭДС. При малой частоте вращения ЭДС имет небольшое значение,
зователь частоты вращения с поэтому при измерении ее частоты постоянным магнитом возникают большие погрешности.
В индукционных пребразователях в качестве источника постоянного магнитного потока часто вместо обмотки применяют постоянные магниты, а вместо металлической ленты —■ выступающие детали вращающихся частей машины (рис. 1.9).
Принципиальная схема датчика частоты вращения приведена нарис. 1.10.
частота которого изменяется пропорционально частоте вращения
Рис. 1.10. Принципиальная схема датчика частоты вращения с индукционными преобразователями
Выходное напряжение индукционного преобразователя (ИП), вала, имеет произвольную форму. Напряжение произвольной формы индукционного преобразователя подается на формирователь импульсов (ФИ).
ФИ представляет собой релейное устройство с положительной обратной связью; у него входной сигнал с ИП подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1, Наличие положительной обратной связи приводит к тому, что при изменении знака входного напряжения происходит скачкообразный переход операционного усилителя из одного насыщенного состояния в другое. Знак выходного напряжения совпадает со знаком входного.
ФИ позволяет получить из входного напряжения произвольной формы выходное напряжение прямоугольной формы, с частотой импульсов, пропорциональной частоте вращения вала.
Далее прямоугольные импульсы подаются на дифференцирующее звено, состоящее из конденсатора С1 и резистора R 7, которое преобразует прямоугольные импульсы в кратковременные разнополярные. Подключение диода VD1 обеспечивает прохождение только положительных кратковременных импульсов. Полученные импульсы управляют генератором пилообразного напряжения
ГПН основан на использовании интегрирующего устройства на операционном усилителе DA2 и транзистора VT. Выходное напряжение ГПН имеет пилообразную форму с постоянным наклоном и частотой, равной частоте выходного сигнала ИП.
Выходной сигнал с ГПН подается на инвертирующий вход операционного усилителя DA3. На инвертирующий вход DA3 подается эталонное напряжение с постоянным значением U3. Схема на DA3 представляет собой нуль-орган.
На выходе нулъ-органа появляются импульсы прямоугольной формы с постоянными амплитудой и длительностью, с частотой, пропорциональной частоте вращения вала. Напряжение с нуль-ор- гана поступает на фильтр нижних частот (ФНЧ) второго порядка на операционном усилителе DA4. Выходное напряжение ФНЧ равно среднему значению прямоугольных импульсов нуль-органа, которое изменяется пропорционально их частоте и, следовательно, частоте вращения вала.
На рис. 1.11 показана принципиальная схема датчика, в котором для получения прямоугольных импульсов с постоянными амплитудой и длительностью применяется ждущий мультивибратор (одновибратор) на операционном усилителе DA2.
Рис. 1.11. Принципиальная схема датчика частоты вращения со ждущим мультивибратором
Время импульса t определяется постоянной времени C2-R10 и отношением R9/R8. Если R9/R8 = 10, t 0,1 (С2 R10),
Датчик частоты вращения, служащий также для определения направления вращения вала, состоит из двух индукционных преобразователей, смещенных один относительно другого по окружности вала на определенный угол. После предварительной обработки с выхода каждого преобразователя можно получить непрерывную последовательность импульсов. В зависимости от направления вращения вала одна из последовательностей импульсов опережает другую.
Реверс вала приводит к изменению чередования последовательностей импульсов, которое определяется логической схемой.
1.4. Датчики давления
Датчики давления обычно состоят из двух измерительных преобразователей. Один из них — первый — служит для преобразования давления в механический параметр (перемещение, дефор-
скачати
ДАТЧИКИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
Рис. 1.4. Измерительная схема в САР температуры главного дви- гателя т/х ‘ ‘Смоленск
Рис. 1.5. Схема тахогенератора постоянного тока
литель на DA2 позволяет снизить влияние синфазных составляющих выходного напряжения моста.
1.3. Датчики частоты вращения
В судовых датчиках частоты вращения нашли применение тахогенераторы постоянного тока и индукционные преобразователи.
Тахогенераторные датчики частоты вращения. Тахогенераторы постоянного тока представляют собой генераторы постоянного тока небольшой мощности с электромагнитным (рис. 1.5) или магнито-электрическим возбуждением.
В режиме холостого хода при постоянном магнитном потоке возбуждения Фв выходное напряжение тахогенератора составляет:
U otry = Е сФпо) = to, ddIa d 2
где со — угловая скорость вала; к - сФв.
При подключении нагрузки напряжение уменьшается на величину падения напряжения в цепи якоря.
и Выходное напряжение изменяется
А 2 по линейному закону в функции часто- R Уу ? ты вращения. Наклон статической ха- / рактеристики зависит от сопротивле-
/7/ ния нагрузки, так, статические нагруз-
/77 ки 2, 3 на рис. 1.6 соответствуют сопро-
/77 тивлениям Ян1, Ян2. Уменьшение со-
/у противления нагрузки (Ян2 < Ян1) при-
1^- водит к уменьшению крутизны харак-
Рис. 1.6. Статические ха- эристики. На рис. 1.6 показана также рактеристики тахогенера- статическая характеристика 1, соответ- тора постоянного тока ствующая режиму холостого хода
(*н =<*>)•
Принципиальная схема тахогенераторного датчика частоты вращения представлена на рис. 1.7.
Выходной сигнал тахогенератора поступает на делитель напряжения, состоящий из резисторов Яр Я4. Выходной сигнал делителя напряжения снимается с резистора Т?4. Подключение тахогенератора к клеммам 7, 8 или 9 зависит от значения напряжения на его выходе.
Рис. 1.7. Принципиальная схема тахогенераторного датчика частоты вращения
Напряжение с выхода делителя напряжения поступает на вход однополупериодного выпрямителя на операционном усилителе DAI. С выхода этого выпрямителя сигнал подается на вход апериодического звена первого порядка на операционном усилителе DA2. Схема на операционном усилителе DA2 используется в качестве фильтра нижних частот и служит для сглаживания динамических составляющих выходного напряжения тахогенератора. При номинальном значении напряжения тахогенератора выходное напряжение [/вьгх датчика частоты вращения равно 10 В.
Датчики частоты вращения с индукционными преобразователями. Индукционный преобразователь состоит из П-образно- го магнитопровода, расположенного неподвижно около вала, и стальной перфорированной ленты, закрепленной на валу (рис. 1.8). Между валом и лентой по всей окружности походит резиновая лента.
На одном из полюсов магнитопровода установлена обмотка возбуждения, питаемая от источника постоянного тока, на другом — измерительная обмотка. Обмотка возбуждения служит для создания постоянногомагнитного потока; с измерите- Рис. 1.8. Редукционный преобра- льной обмотки W„ снимается вы- зователь датчика частоты вра- и ходное напряжение (7ВЫХ. щения
Между лентой и полюсами есть воздушный зазор. При вращении вала происходит периодическое изменение магнитного сопротивления. Это изменение приводит к изменению магнитного потока обмотки возбуждения. При изменении магнитного потока в измерительной обмотке наводится ЭДС, равная
(1.1)
Частота выходного сигнала определяется из выражения:
(1-2)
где п — число оборотов гребного вала в минуту; Z — количество отверстий в перфорированной ленте.
Из выражения (1.2) понятно, что частота ЭДС преобразователя не зависит от внешних условий, поэтому точность измерения час
тоты вращения зависит только от точности измерения частоты
ЭДС.
Рис. 1.9. редукционный преобра-
Сам преобразователь не вносит погрешности в процесс измерения. В соответствии с выражениями (1.1), (1.2), наряду с частотой ЭДС при изменении частоты вращения происходит изменение и значения ЭДС. При малой частоте вращения ЭДС имет небольшое значение,
зователь частоты вращения с поэтому при измерении ее частоты постоянным магнитом возникают большие погрешности.
В индукционных пребразователях в качестве источника постоянного магнитного потока часто вместо обмотки применяют постоянные магниты, а вместо металлической ленты —■ выступающие детали вращающихся частей машины (рис. 1.9).
Принципиальная схема датчика частоты вращения приведена нарис. 1.10.
частота которого изменяется пропорционально частоте вращения
Рис. 1.10. Принципиальная схема датчика частоты вращения с индукционными преобразователями
Выходное напряжение индукционного преобразователя (ИП), вала, имеет произвольную форму. Напряжение произвольной формы индукционного преобразователя подается на формирователь импульсов (ФИ).
ФИ представляет собой релейное устройство с положительной обратной связью; у него входной сигнал с ИП подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1, Наличие положительной обратной связи приводит к тому, что при изменении знака входного напряжения происходит скачкообразный переход операционного усилителя из одного насыщенного состояния в другое. Знак выходного напряжения совпадает со знаком входного.
ФИ позволяет получить из входного напряжения произвольной формы выходное напряжение прямоугольной формы, с частотой импульсов, пропорциональной частоте вращения вала.
Далее прямоугольные импульсы подаются на дифференцирующее звено, состоящее из конденсатора С1 и резистора R 7, которое преобразует прямоугольные импульсы в кратковременные разнополярные. Подключение диода VD1 обеспечивает прохождение только положительных кратковременных импульсов. Полученные импульсы управляют генератором пилообразного напряжения
ГПН основан на использовании интегрирующего устройства на операционном усилителе DA2 и транзистора VT. Выходное напряжение ГПН имеет пилообразную форму с постоянным наклоном и частотой, равной частоте выходного сигнала ИП.
Выходной сигнал с ГПН подается на инвертирующий вход операционного усилителя DA3. На инвертирующий вход DA3 подается эталонное напряжение с постоянным значением U3. Схема на DA3 представляет собой нуль-орган.
На выходе нулъ-органа появляются импульсы прямоугольной формы с постоянными амплитудой и длительностью, с частотой, пропорциональной частоте вращения вала. Напряжение с нуль-ор- гана поступает на фильтр нижних частот (ФНЧ) второго порядка на операционном усилителе DA4. Выходное напряжение ФНЧ равно среднему значению прямоугольных импульсов нуль-органа, которое изменяется пропорционально их частоте и, следовательно, частоте вращения вала.
На рис. 1.11 показана принципиальная схема датчика, в котором для получения прямоугольных импульсов с постоянными амплитудой и длительностью применяется ждущий мультивибратор (одновибратор) на операционном усилителе DA2.
Рис. 1.11. Принципиальная схема датчика частоты вращения со ждущим мультивибратором
Время импульса t определяется постоянной времени C2-R10 и отношением R9/R8. Если R9/R8 = 10, t 0,1 (С2 R10),
Датчик частоты вращения, служащий также для определения направления вращения вала, состоит из двух индукционных преобразователей, смещенных один относительно другого по окружности вала на определенный угол. После предварительной обработки с выхода каждого преобразователя можно получить непрерывную последовательность импульсов. В зависимости от направления вращения вала одна из последовательностей импульсов опережает другую.
Реверс вала приводит к изменению чередования последовательностей импульсов, которое определяется логической схемой.
1.4. Датчики давления
Датчики давления обычно состоят из двух измерительных преобразователей. Один из них — первый — служит для преобразования давления в механический параметр (перемещение, дефор-