Дальнейшее изучение станции КРАМС-2 будет заключаться в достаточно подробном изучении датчиков станции. Конструкция электронных блоков (БУП, БАС, УЦВС и пр.) в рамках наших лекций изучаться не будет.
ДАТЧИК АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ СТАНЦИИ КРАМС-2
Датчик станции КРАМС-2 может измерять атмосферное давление в
диапазоне 570...1090 ГПа. Конструкция датчика показана на рис.25.2.
 |
Чувствительным элементом датчика является сильфон (см. рис.25.2). Его нижняя часть укреплена неподвижно, а верхняя соединена с коротким плечом рычага (1), подвешенного в точке (2). Длинное плечо рычага нагружено двумя грузами: подвижным (3) и неподвижным (7). Рычаг имеет ферритовый наконечник (8). Если атмосферное давление (и связанная с ним сила воздействия сильфона на рычаг) уравновешено грузами, то наконечник рычага находится в положении, которое мы будем называть нулевым. Если же давление изменяется, наконечник передвигается вверх или вниз от нулевого положения. Чтобы снова уравновесить рычаг, достаточно передвинуть груз (3) вправо или влево. Если это делать при каждом изменении давления, то можно сказать, что положение груза (3) однозначно связано с давлением. Определив положение груза, можно измерить давление. В определенном смысле датчик давления весьма схож с весами для взвешивания тела. Но для автоматизации измерений необходимо решить следующие задачи.
1.Каким образом отслеживать положение наконечника (8)?
2.Как обеспечить автоматическое передвижение груза (3) в нужную сторону при выходе рычага из равновесия?
3.Как сформировать электрический сигнал, величина которого связана с давлением?
Будем рассматривать эти задачи по очереди. Для отслеживания положения наконечника применяется мостовая схема нуль-индикатора, состоящая из четырех плеч - L1, L2, R1 и R2. в этой схеме вместо резисторов в двух плечах применены катушки. Но обратим внимание на то, что схема питается переменным током и следовательно, катушки обладают реактивным сопротивлением XL :
XL = ω·L
где ω - угловая частота переменного тока, L - индуктивность катушки. С другой стороны, индуктивность катушки зависит от близости к ней ферритового наконечника. Она увеличивается при приближении наконечника к катушке. Если L1 = L2, схема уравновешена, сигнал в измерительной диагонали равен нулю. Но при изменении давления наконечник выходит из нулевого положения, изменяются реактивные сопротивления L1 и L2, и появляется сигнал разбаланса - переменное напряжение. Его амплитуда зависит от того, насколько далеко отошел наконечник из нулевого положения, а фаза определяется тем, в какую сторону изменяется давление, т.е. увеличивается оно или уменьшается.
Усилитель (А) усиливает сигнал разбаланса. Затем сигнал подается на реверсивный двигатель РД. Реверсивный двигатель начинает вращаться, причем направление его вращения определяется разностью фаз между сигналом разбаланса и опорным напряжением. В конечном счете эта разность фаз зависит от направления изменения давления.
Реверсивный двигатель вращает редуктор (РЕД). Его последняя шестерня (4) соединена с винтом (6), который тоже вращается. На винте находится гайка (5). Она не вращается. Но при вращении винта гайка перемещается вправо или влево и передвигает груз (3), с которым она соединена. Таким образом уравновешивается рычаг. Когда наконечник снова оказывается в нулевом положении, сигнал разбаланса исчезает и реверсивный двигатель останавливается.
Обратим внимание, что датчик давления КРАМСа является уже знакомой нам следящей системой. В результате сильфон не изменяет своей формы, т.к. любое ее изменение сразу же компенсируется. Такой метод измерения получил название нулевого или силокомпенсационного метода. Его преимущество заключается в том, что исчезает упругий гистерезис сильфона - один из основных источников погрешности.
Теперь решим третью из поставленных задач - формирование электрического сигнала. Для этого предусмотрены два потенциометра – грубый (Пгр) и точный (Пт). Ползунки потенциометров вращаются вместе с винтом, но грубый и точный потенциометры вращаются с разной скоростью. Грубый потенциометр делает только один оборот при изменении давления во всем измеряемом диапазоне, точный потенциометр делает много оборотов. Таким образом, по напряжениям, снимаемым с точного и грубого потенциометров, можно определить давление с большой точностью. Точный и грубый потенциометры можно сравнить с минутной и часовой стрелкой часов, по которым можно точно определить время. Сигналы с потенциометров подаются в БУП.
Для
определения давления непосредственно по датчику предусмотрен механический
счетчик (СЧЕТ), показывающий давление с точностью до 0,1 ГПа. На
индикаторном устройстве давление показывается с точностью до 1 ГПа.
Напомним, что на индикаторном устройстве показывается приведенное давление,
поэтому эта величина несколько выше показаний по счетчику. Настройка датчика осуществляют
перемещением груза (7) в небольших пределах.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.