книги / Электромеханические аппараты автоматики

5.3. ЖИДКОСТНЫЕ (ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ) ДАТЧИКИ

Действие этих датчиков (рис. 5.7) основано на изменении сопротивления электропроводящей жидкости (электролита) при взаимном перемещении электродов или дополнительных экранирующих пластин либо при изменении геометрических

между электродами 2, 3. Дифференциальный датчик с пе­ ременной площадью перекрытия показан на рис. 5.7,6. При повороте подвижной пластины на угол а изменяются площади перекрытия между подвижной и неподвижными пластинами. Дифференциальный датчик с переменной пло­ щадью погружения показан на рис. 5.7, в. Перемещение х одной из пластин в одну сторону вызывает перемещение другой пластины в противоположную. В соответствии с этими перемещениями изменяются погружаемые площади электродов. Трубчатый датчик рис. 5.7, г предназначен для измерения усилий или перемещений. С изменением приложенных к датчику

канала, заполненного электролитом или ртутью. Диффе­ ренциальный датчик, предназначенный для измерения угла

Рис. 5.7. Электролитические датчики:

наклона основания а относительно горизонтальной плоскости, показан на рис. 5.7, д. Отклонение от горизонтального по­ ложения вызывает перемещение газового пузыря 6 и изменение распределения сопротивлений между электродами 3 — 5. Во избежание электролиза такие датчики используются только в цепях переменного тока. Электрическое сопротивление электролита зависит от его концентрации и температуры.

Температурный коэффициент электролитов велик и при номинальной температуре составляет для кислот 0,016; ос­ нований 0,019; солей 0,024 °С-1

Сопротивление датчика

Электрическую проводимость G определяют построением картины электрического поля и суммированием проводимостей отдельных трубок. Если размеры сосуда существенно больше размеров электродов и расстояния между ними, можно ис­ пользовать формулы для магнитной проводимости воздушных

где у — удельная электрическая проводимость жидкости.

В качестве электропроводной жидкости используется ртуть (для датчиков трубчатого исполнения на рис. 5.7,г) и элек­ тролиты. Перемещение электродов связано с необходимостью преодоления вязкого трения среды электролита.

При этом к подвижному электроду прикладывается меха­

5.4. ДАТЧИКИ КОНТАКТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И КОНТАКТНЫЕ

Работа датчиков контактного сопротивления (рис. 5.8) осно­ вана на зависимости переходного сопротивления RKот действу­ ющего на чувствительный элемент механического усилия сжатия:

Рис. 5.8. Датчики контактного сопротив­ ления и контактные:

а — угольный столбик; б — тензометрический датчик; в — датчик вращающего момента Л/вр; г — дифференциальный; д — контактный

ся из угольных шайб или дисков. Материалом служит электродный уголь сопротивлением (0,3 н-1) • 10“4 Ом • м, графит

температуры по (5.14). На рис. 5.9 показаны характеристики таких датчиков.

Погрешности датчиков контактного сопротивления возника­ ют из-за наличия гистерезиса (1— 2%) и влияния температуры на сопротивление и размеры столба. Такие датчики применя­ ются в качестве выходных органов регуляторов напряжения,

Рис. 5.11. Наклеиваемые (а) и ненаклеиваемые (б, в) омические тензодатчики

Для температурной компенсации применяются: измеритель­ ные мосты с одинаковыми датчиками в плечах; термопары, один из спаев которой наклеен на контролируемую деталь вместе с датчиком; составные датчики из двух материалов с разными температурными коэффициентами.

Вместо металлической проволоки может быть использована фольга или полупроводники круглого или плоского сечения. В качестве полупроводников используются аморфные композиции (бакелит, шеллак, канифоль и мел, тальк, кварцевая пыль с графитом, углем, сажей) или кристаллические (германий, сурьмянистый индий, арсенид галлия, кремний, фосфид индия). Подвод тока к полупроводниковому датчику осуществляется через тонкие (0,1 мм) проводники из никеля, серебра, золота. Срок службы таких датчиков— до 5 • 106 циклов деформаций. Характе­ ристики датчика нелинейны. Для линеаризации характеристик датчики с различными видами нелинейности включают в смежные плечи моста, создают предварительные механические напряжения, используют собственную нелинейность измерительной схемы.

По конструктивному выполнению существуют наклеиваемые и ненаклеиваемые датчики. Наклеиваемые представляют собой

’Рис. 5.12. Температурная (а) и вольт-амперная {в) характеристики термисторов

^косвенного подогрева

Иногда они располагаются в вакуумированном или заполнен­ ном инертным газом стеклянном баллоне.

Температурная характеристика R (Т) терморезистора опреде­ ляется экспериментально (рис. 5.12,я). Важной характеристикой терморезистора является ВАХ 0(1) при Т0 = const. Кроме обычных термисторов с а< 0 (кривая 1) существуют терморези­ сторы с а > 0 (позисторы). Характеристика позистора изображена кривой 2 на рис. 5.12, я. С уменьшением температуры термистора его ВАХ располагается на графике выше (рис. 5.12,6).

Различают терморезисторы прямого и косвенного подогре­ ва. В первом случае подогрев осуществляется током, протека­ ющим через терморезистор. При косвенном подогреве внутри или снаружи терморезистора располагается подогреватель, через который протекает ток /п. Подогреватель изготовляется из вольфрамовой проволоки, намотанной на керамическую трубку. Характеристики терморезистора с косвенным подогре­ вом изображены на рис. 5.13. Температурная характеристика тем выше, чем больше ток через терморезистор (рис. 5.13,я); ВАХ тем выше, чем больше ток подогревателя (рис. 5.13,6).

По характеристикам определяется коэффициент тепловой

/Г

о

Терморезисторы в релейном режиме используются в качест­ ве датчиков уровня (рис. 5.14,в), стабилизаторов напряжения, управляемых реостатов, пусковых резисторов для микродвига­ телей, устройств защиты от обрыва цепи (рис. 5.14,г) [78].

5.7. МЕХАНОТРОНЫ

Принцип действия электронных и ионных датчиков пере­ мещений и усилий — механотронов (рис. 5.15) основан на изменении характеристик электронных и ионных ламп при перемещении их электродов. Механотроны изготовляются в ви­ де одинарных и сдвоенных диодов и триодов с подвижными анодами, катодами и вспомогательными электродами. Меха­ нотроны с подвижными сетками применяются редко из-за слишком высокой чувствительности, вызывающей нестабиль­ ность их характеристик. На рис. 5.15, я показана мостовая схема включения механотрона на основе ионного диода. На рис. 5.15,6 дана его характеристика вход-выход.

Под действием усилия Рмх перемещаются стеклянные или металлические мембраны или гофрированные трубки, связанные с электродами лампы. Известны конструкции, в которых перемещение электрода осуществляется магнитным полем. Механотроны применяются для измерения вибраций, ускорений, давлений, деформаций и т. д. Чувствительность