книги / Электрические аппараты автоматического управления

вания — 0,15 вт. Применяется в установках, работающих в усло­

централизации и блокировки на железнодорожном транспорте. Они могут иметь до 30 контактных пружин. Мощность срабаты­ вания — 1 вт, номинальная мощность 3,9 вт, время срабатывания 15—120 м/сек, время отпускания до 15 м/сек.

Многоконтактное унифицированное реле МКУ-48 (рис. 8.31) служит для управления питающими и сигнальными цепями в ста­ ционарной аппаратуре автоматики, телемеханики и связи при напряжении 220 в постоянного тока, 380 в переменного тока. Вес реле до 500 г, магнитопровод Ш-образной формы, якорь плоский.

Ампер-витки срабатывания реле на постоянном токе 130— 230 ae, а на переменном 185—300 ав. Коэффициент возврата реле на постоянном токе 0,4—0,5, на переменном 0,5—0,55. Катушка реле имеет номинальное напряжение 48 в. Реле типа МКУ-48 является универсальным и используется для постоянного и пере­ менного тока. Оно имеет мощную контактную систему и может коммутировать токи до 5 а.

§ 8.3. ДАТЧИКИ

По принципу действия датчики делятся на два класса:

1.Параметрические.

2.Генераторные.

Взависимости от вида входной величины различают датчики перемещения, скорости, ускорения, усилия, уровня, вибрации,, температуры, давления и т. п.

Датчики по устройству могут быть разделены на датчики с непосредственным преобразованием, когда изменение управляю­ щего параметра х вызывает непосредственно изменение управ­ ляемого параметра у, и датчики с промежуточным преобразова­ нием, когда изменение параметра х вызывает изменение вспомо­ гательного параметра у, а изменение параметра v вызывает изменение нового параметра и т. д. и, наконец, последний пара­ метр вызовет изменение параметра у.

8.3.1. Датчики с непосредственным преобразованием. Датчики перемещения (расстояния, пути)

Реостатные датчики (рис. 8.32). Если перемещать ползунок реостата так, чтобы он определял перемещение, т. е. был связан с измеряемым перемещением, то прибор, включенный в цепь пол­ зунка и отградуированный в величинах перемещения, будет ука-

зывать эти перемещения. В этих датчиках управляемым пара­ метром является R.

Индуктивные датчики (рис. 8.33). В отличие от предыдущих датчиков в индуктивных датчиках управляемым параметром яв­ ляется индуктивное сопротивление x=(aL (со — угловая частота тока, L — индуктивность датчика). Если перемещать якорь элек­ тромагнита, то будет изменяться L. Индуктивность L в функции

зазора б может быть определена при ненасыщенном магнитопроводе

якоря; б — длина зазора;

5б — площадь поперечного сечения зазора.

Индуктивные датчики применяются на переменном токе, ко­ торый при неизменном напряжении питающей сети будет изме­ няться при изменении индуктивного сопротивления х= сoL. Если выразить изменение тока в величинах перемещения якоря, то можно измерять эти перемещения.

Емкостные датчики (рис. 8.34). В этих датчиках используется конденсатор переменной емкости, состоящий в простейшем слу­ чае из двух пластин. В зависимости от диэлектрической прони-

Выражая эти изменения R изменением тока или напряжения, можно определять силы, подлежащие измерению.

На рис. 8.35 изображен проволочный датчик — тензометр. Он представляет собой ряд петель из проволоки, которые наклее­ ны на бумагу и покрыты таким же слоем бумаги. С помощью

таких датчиков определяют напряжения и удлинения в частях различных конструкций. Для этого такие датчики наклеивают на хорошо очищенные поверхности тех частей конструкций, в кото­ рых определяют усилия. Включив такой датчик через усилитель

всоответствующую электросхему, можно измерить усилие Рх.

Датчики с изменяющимися L и М. В этих датчиках исполь­

зуется зависимость изменения относительной магнитной прони­ цаемости от силы Р:

При изменении магнитной проницаемости будут изменяться ин­ дуктивность L и взаимная индуктивность М, это и используется для выявления усилий.

Датчики с изменяющейся емкостью С. Некоторые материалы обладают зависимостью между относительной величиной диэлек­ трической проницаемости и силой Р:

Эта зависимость может быть положена в основу для создания ёмкостных датчиков, отмечающих величину усилий.

Пьезоэлектрические датчики (рис. 8.36). Это датчики давле­ ния с изменяющейся э. д. с. на основе использования пьезоэлек­

трического эффекта. Если к кристаллу, например кварца, при­ ложить определенным образом силу Р, то он начнет поляризо­ ваться, в результате чего возникает э. д. с. Используя это явление, строят пьезоэлектрические датчики для измерения усилии.

Датчики скорости

Датчики, чувствительные к изменению сопротивления (рис. 8.37). Если проволоку, по которой протекает ток, охлаждать дви­ жущимся воздухом, газом или жидкостью, то сопротивление про­ волоки будет изменяться, при этом изменение будет зависеть от скорости движения охлаждающей среды. Это и положено в осно­ ву создания таких датчиков скорости. Чувствительность воспри­ нимающего органа к изменению скорости потока газа или жидко­ сти будет

В последнее время вместо проволок применяют термисторы ци­ линдрической или шаровой формы.

Датчики с изменяющейся э. д. с. Весьма широкое распрост­ ранение имеют датчики скорости, использующие явления при движении проводника в магнитном поле. Известно, что в провод­ нике, движущемся в магнитном поле, наводится э. д. с., пропор­ циональная скорости движения проводников,

где В — магнитная индукция, вб/м2\ /о — длина проводника, м\

v — скорость движения проводника, м/сек.

Такие датчики исполняются в виде генераторов постоянного или переменного тока. Возбуждение в генераторах создается по­ стоянными магнитами. Эти генераторы получили название тахогенераторов.

Тепловые датчики

Датчики с изменяющимся сопротивлением (рис. 8.38). Тепло­ вые датчики этого вида изготовляются на проводниковых и полу­ проводниковых термосопротивлениях (медь, сталь, никель и пла­ тина). Термосопротивление помещается в кожухе, что придает датчику вид законченной конструкции.

Принцип действия тепловых датчиков основан на изменении сопротивления в зависимости от температуры

Эта зивисимость весьма рельефно проявляется у термисторов, которые имеют высокий отрицательный температурный коэффи­ циент сопротивления.

Датчики с изменяющейся индуктивностью L. Сплавы железо­ никелевые с присадкой хрома и кремния, медно-никелевый сплав, колмалой обладают свойством изменять индукцию в зависимости от температуры

Изменение В вызывает изменение а, что и используется для построения датчиков.

Датчики с изменяющейся емкостью С. Диэлектрическая про­ ницаемость большинства диэлектриков обладает значительным тепловым коэффициентом. Считают, что

во — диэлектрическая проницаемость при температуре 0 о; Д0= 0—0о — изменение температуры, °С;

а — температурный коэффициент.

Изменение в вызывает изменение °С, что и используется для построения датчиков.

Датчики с термо- э. д. с. (рис. 8.39) состоят из двух проволок из различных металлов, например медь-константан и др. Концы этих проволок должны образовывать два спая, «горячий» и «холодный». «Горячий» делается путем сварки, «холодный» с по­

мощью контакта во внешней цепи. Если нагревать «горячий» спай, то в термопаре возникнет э. д. с. Используя это свойство термопары, строят термодатчики.

Оптические датчики

Оптические датчики строятся на основе фотоэлементов. Поэтому оптические датчики получили название фотодатчиков. В фотодатчиках находят применение все виды фотоэлементов: с внешним фотоэффектом, с внутренним фотоэффектом и фото­ элементы с запирающим слоем (вентильные).

Электрические датчики

Датчики с нелинейными сопротивлениями. Электрические датчики тока и напряжения работают на использовании нелиней­ ных электрических сопротивлений. Вольт-амперные характери­ стики таких сопротивлений являются нелинейными /=ср({У). Имеется большое разнообразие нелинейных сопротивлений.

К ним можно отнести термисторы, цепи со сталью, барретеры, лампы накаливания, элементы из вилита и др. Если такие сопро­ тивления включить по схеме рис. 8.40, где четыре одинаковых нелинейных сопротивления включены в качестве одного плеча моста, питаемого переменным током, то можно получить пре­ образование изменений напряжения в изменении сопротивлений.

I

Рис. 8.41 Рис. 8.42

В диагональ моста включена нагрузка, а между нелинейными сопротивлениями подается управляющий сигнал Ux. Изменение Ux будет вызывать изменение UВЫх, т. е. будет получен электри­ ческий датчик. Таким же образом может быть построен электри­ ческий датчик по схеме рис. 8.41. В противоположные плечи моста включены два одинаковых нелинейных сопротивления. В одну диагональ моста включена нагрузка, во вторую — задаю­ щая э. д. с. Изменение э. д. с. будет вызывать изменение тока в нагрузке, а это и будет электрическим датчиком.

Датчики с нелинейными емкостями. Для некоторых диэлек­ триков (сегнетовая соль, титанат бария) характерна нелинейная зависимость диэлектрической проницаемости от величины поля в диэлектрике s = f(U). Используя это свойство, строят элек­ трические емкостные датчики. Для этого четыре одинаковые не­ линейные емкости включены в качестве плеча моста. Если будет изменяться напряжение Ux, приложенное к емкостям, то будет изменяться напряжение на выходе. Это и будет датчик с нелиней­ ными емкостями. Схема такого датчика аналогична схеме (рис. 8.40).

Датчики с нелинейными индуктивностями (рис. 8.42, а). Эти датчики работают на основе использования свойств стали изме­ нять относительную магнитную проницаемость для переменного магнитного потока при подмагничивании ее постоянным током. Этот принцип положен в основу работы магнитного усилителя.