1. датчики тиску Більшість датчиків тиску будуються на принципі перетворення тиску в механічне переміщення....

датчики тиску

Більшість датчиків тиску будуються на принципі перетворення тиску в механічне переміщення. Крім механічних систем, в які входять мембрани і трубчасті пружини, для вимірювання тиску застосовуються також електричні і теплові системи.

Пристрій і робота датчика тиску.

До датчикам тиску з механічними сприймають органами відносяться:

• рідинні датчики тиску (U-образні системи);
• поршневі системи;
• пружинні системи: а) мембранні (плоскі, гофровані, м'які); б) сильфони; в) манометрические трубчасті пружини.

Розглянемо пристрій деяких найбільш часто зустрічаються датчиків тиску.

Найбільш широко застосовуються пружинні датчики тиску. Дія їх засновано на виникненні пружною деформації пружини, що є чутливим елементом приладу. Деформація виникає при зміні тиску всередині або зовні пружини. Зміна форми елемента передається на рухому частину приладу зі стрілкою, що переміщається по шкалі, при знятті тиску чутливий елемент набуває первинної форми.

Малюнок 1. Види пружинних датчиків тиску.

У технічних манометрах і вакуумметрах зазвичай застосовуються пружинні пружини: одновиткового, багатовиткові, плоскі мембрани і сильфони (гармоніковий мембрани).

На рис. 1 показані види пружинних датчиків тиску.

Одновитковая трубчаста пружина (а) зігнута по дузі майже в формі кола приблизно на 270 °. У перетині пружина має вигляд еліпса. Виготовляється вона з латуні (або стали - для великих тисків). Один кінець пружини запаяний і є вільним. Другий кінець пружини нерухомий, і до нього підводиться вимірюваний тиск р. Тиск викликає деформацію пружини і переміщення її вільного кінця.

Розкручування пружини відбувається з наступних причин. При збільшенні внутрішнього тиску еліптичне перетин прагне прийняти круглу форму, т. Е. Мала вісь еліпса починає збільшуватися, а велика - зменшуватися. В результаті виникають напруги, які будуть розкручувати трубчасту пружину. Вільний кінець пружини при цьому буде переміщатися пропорційно тиску всередині неї. Таким чином, вимірюваний тиск перетворюється в механічне переміщення вільного кінця пружини. Величина цього переміщення зазвичай становить 5-7 мм.

Багатовиткова трубчаста пружина (б) має 6-9 витків діаметром близько 30 мм. Переміщення вільного кінця пружини значно більше (до 15 мм), ніж у одновітковой пружини. Набагато більшим є тут і тягове зусилля.

Малюнок 2. Схема датчика тиску типу ПЕД.

Зазвичай датчики у вигляді одновітковой трубчастої пружини застосовуються в показують приладах, а датчики у вигляді многовіткових трубчастих пружин - в самописних. Це пояснюється тим, що в самописних приладах датчик повинен володіти великим зусиллям, достатнім для подолання тертя не тільки в зчленуваннях передавальні-розмножувального механізму, а й тертя пера об папір.

Плоска гофрована мембрана (в) використовується або окремо, або в коробці з двох гофрованих мембран. Застосовується також м'яка мембрана з плоскою прогумованої тканини, з'єднаної з плоскою калиброванной пружиною.

Гармоніковий мембрана - сильфон (г) являє собою циліндричну коробку зі стінками, що мають рівномірні поперечні складки (гофри). Вимірюється тиск подається всередину сильфона або зовні його.

У порівнянні з плоскою мембраною і мембранною коробкою гармонікообразная мембрана володіє найбільшою чутливістю.

Малюнок 3. Схема ротаметра з індуктивним датчиком.

Сильфонні прилади призначаються для вимірювання і запису надлишкового тиску і розрідження. Крім того, ці прилади використовуються в якості вторинних приладів до пристроїв, забезпеченим пристосуванням для пневматичної передачі показань на відстань.

Пружинні датчики тиску в схемах автоматизації перетворять механічне переміщення в електричний сигнал за допомогою індуктивного, реостатного або контактного датчиків.

На рис. 2 приведена схема датчика тиску типу ПЕД. Тиск, сприймається трубчастої манометричної пружиною 1, перетвориться в переміщення кінця манометричної трубки. Це переміщення передається плунжеру трансформаторного датчика 2. Вторинним приладом є прилад типу епід.

Датчики витрати бувають механічні, термічні, іонізаційні, індукційні, акустичні.

Механічні датчики витрати поділяються на датчики змінного і постійного перепаду, а також датчики із зливним отвором.

Малюнок 4. Схема поплавкового датчика рівня з реостатним датчиком.

Датчики витрати змінного перепаду діють за принципом виникнення перепаду тиску в пристрої звуження потоку, яке встановлюється на шляху рухомого середовища. Перепад тиску є тут функцією витрати. Звуження потоку є сприймає органом датчика витрати.

Датчики витрати постійного перепаду (ротаметри) використовують звужують органи для регулювання перетину з метою підтримування постійним перепаду тиску.

На рис. 3 приведена схема ротаметра з індуктивним датчиком. Ротаметр складається з конічної трубки 1 і поплавка 2. При русі рідини або газу в кільцевому зазорі між поплавком і стінками трубки створюється перепад тиску, який створює силу, що діє назустріч силі ваги поплавка. Положення поплавця в конічної трубці визначається величиною витрат.

Ротаметри виконуються як показують прилади і як датчики. Обмотка індуктивного датчика поміщена зовні на трубці сопла. Залізний поплавок є серцевиною котушки 3 індуктивного датчика. При зміні витрати поплавок переміщується і змінює індуктивність котушки, таким чином витрата перетвориться в електричний сигнал.

датчики рівня

Надзвичайно поширеними є поплавкові датчики. Поплавковий датчик складається з поплавця - органу, що сприймає рівень рідини; проміжного органу - механічного зв'язку, перетворюючої і передавальної механічний вплив вихідного органу, який представляє собою датчик переміщення.

Датчики рівня можуть бути засновані на вимірі ваги і гідростатичного тиску рідини, на використанні електричних властивостей рідини (зміни опору, ємності, індуктивності).

Вітчизняна промисловість випускає датчики рівня різних типів.

На рис. 4 наведена схема поплавкового датчика рівня з реостатним датчиком R на виході. За свідченнями мілівольтметра mV судять про рівень рідини Н в посудині.