40. Датчики электрических приборов

Реостатные датчики применяются там, где в электрической части измерительной системы используется для замеров метод сопротивлений. По этому методу величина сопротивления на выходе реостата изменяется в связи с изменением физической величины. По своей сути реостатный датчик является датчиком перемещения- сопротивление на выходе реостатного датчика изменяется с перемещением его ползунка в соответствии с выражением

где R₀- начальное значение сопротивления на выходе датчика; J - крутизна изменения сопротивления.

Чем выше крутизна J, тем чувствительнее датчик, однако слишком большая величина чувствительности связана с ростом общего сопротивления датчика и, следовательно, с протеканием по нему малых значений силы тока.

Ранее реостатные датчики выполнялись исключительно намоткой провода с высоким удельным сопротивлением (нихром, константан) на каркас. Однако такое исполнение датчика приводит к наличию на его выходе зоны нечувств-сти при перем. ползунка в пределах диаметра провода.

Поэтому последние реостатные датчики выполн. намазными из проводящих паст на подложке Реостатный датчик может быть выполнен не обяз-но с измен. выход. сопрот-ния по лин. закону, нелин-сть обесп-тся созданием соотв-щего профиля проводящей дорожки.

Обычно реостатный датчик совмещают с датчиком, превращающим измеряемую величину в перемещение ползунка. Например, мембрана датчика давления перемещает ползунок, и на выходе совмещенного датчика возникает электрический сигнал в соответствии с измеряемым давлением. Недостатком реостатного датчика является возникновение в нем дополнительной погрешности при изменении температуры окр. среды.

Терморезистивные датчики

Чувствительным элементом терморезистивного датчика является полупроводниковое термосопротивление, отличительная особенность которого состоит в том, что изменение температуры вызывает значительное изменение его сопротивления. Конкретная связь температуры и сопротивления зависит от материала и размеров чувствительного элемента, поэтому величина сопротивления при заданной температуре имеет довольно широкий разброс. Терморезистивный датчик выполняется в виде латунного баллона с резьбой и шестигранником под ключ для ввертывания в место измерения.

"Таблетку" терморезистора прижимает к основанию баллона пружина, осуществляющая одновременно подвод напряжения к "таблетке". Пружина изолируется от стенок баллона изоляционной втулкой, конец ее соединен с выводом датчика. Внутренняя полость баллона герметизирована, что делает конструкцию датчика неразборной.

Термобиметаллические датчики

Прим-тся как в сигнализирующих, так и указыв-щих приборах импуль. си-мы.

Основной частью термобиметаллического датчика является тонкая двухслойная пластинка (термопара), выполненная из двух слоев металлов с разными значениями температурного коэффициента линейного расширения, соединенных методом плакирования. Активный слой имеет больший коэффициент линейного расширения и выполняется обычно из инвара, пассивный, с меньшим коэффициентом линейного расширения - из хромоникелевой или молибденевой стали. При нагреве биметаллическая пластинка прогибается в сторону пассивного слоя тем сильнее, чем больше температура окружающей среды. При этом может замыкаться или размыкаться контактная пара, подвижный контакт, которой закреплен на конце пластины. Датчики допускают регулировку температуры включения винтом премещения неподвижных контактов. Термобиметаллический датчик указывающих приборов снабжен нагревательной спиралью, включенной последовательно с контактами датчика (рис. 9.3, в). Включение датчика зависит от суммарной температуры окружающей среды и развиваемой нагреваемой спиралью, т.е. от величины силы тока, протекаемого в спирали. Такие датчики применяются только с указателями импульсной системы.

Датчики давления

Обязательным элементом датчика давления является мембрана - плоская или гофрированная пластина, выполненная из бронзы или какого-либо иного упругого материала, жестко зажатая по краям. Герметичная полость, расположенная под мембраной, должна соединяться через штуцер с полостью измерения давления. В большинстве случаев мембрану снабжают жестким центром, на котором укрепляют устройство, связывающее мембрану с передающим механизмом. С изменением давления мембрана прогибается и ее жесткий центр перемещается. Связь перемещения жесткого центра П с величиной измеряемого давления Р нелинейна, причем гофрированная мембрана при прочих равных условиях более чувствительна к изменению давления, чем плоская. Отличие датчиков давления друг от друга в основном состоит в том, как в них перемещение жесткого центра преобразуется в электрический сигнал. Это зависит от системы измерения, в которой используется датчик. Толкатель, закрепленный в жестком центре мембраны, через качалку воздействует на ползунок реостата, который при этом поворачивается вокруг своей оси.

Возвратное движение ползунка происходит под действием пружины. Дроссель, запрессованный в штуцер датчика, создает большое сопротивление протеканию масла и препятствует возникновению колебаний ползунка реостата при резком изменении давления. Ползунок соединен с массой датчика, и изменение сопротивления реостата происходит между его выводом и “массой”.

В датчике импульсной системы на жесткий центр мембраны опирается выступом упругая пластина с контактом, соединенным с “массой”. Другой контакт закреплен на плече П-образной биметаллической пластины, с навитой на нем спиралью, один конец спирали приварен к пластине, другой соединен через упругий токовод с выводом датчика.

Второе плечо П-образной биметаллической пластины закреплено на упругом держателе, положение которого можно изменить поворотом воздействующего на него регулятора. Это позволяет осуществлять настройку датчика, изменяя первоначальное усилие прижатия контактов друг к другу. Изменение давления перемещает жесткий центр мембраны, при этом меняется усилие прижатия контактов друг к другу и соответственно изменяется относительное время нахождения их в замкнутом состоянии.

Датчик сигнализатора аварийного давления имеет простую конструкцию. На жесткий центр мембраны опирается рычаг выключателя, который и замыкает контакты, если давление превышает заданные пределы или, в зависимости от назначения датчика, если давление падает ниже допустимых пределов.