Датчики тиску, витрати і рівня, пристрій і принцип роботи

Датчики тиску. Велика частина 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 електронні та термічні системи.

До датчикам тиску з механічними сприймають органами відносяться:

1) рідинні датчики тиску (U-образні системи),

2) поршневі системи,

3) пружинні системи: а) мембранні (плоскі, горбисті, м`які) - б) сільфони- в) манометрические трубчасті пружини.

Розглянемо пристрій деяких найбільш часто зустрічаються датчиків тиску.

Більш широко застосовуються пружинні датчики тиску. Дія їх засновано на виникненні пружною деформації пружини, що є чутливим елементом приладу. Деформація з`являється 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 сприймає первинну форму.

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 практично в формі кола приблизно на 270 °. У перетині пружина має вигляд еліпса. Виготовляється вона з латуні (або стали - для величезних тисків). Один кінець пружини запаяний і є вільним. 2-ий кінець пружини нерухомий і до нього підводиться вимірюваний тиск р. Тиск викликає деформацію пружини і переміщення її вільного кінця.

Розкручування пружини відбувається за такою причини. При збільшенні внутрішнього тиску еліптичне перетин прагне прийняти круглу форму, т. Е. Мала вісь еліпса починає зростати, а велика зменшуватися. В результаті з`являються напруги, які будуть розкручувати трубчасту пружину. Вільний кінець пружини при цьому буде пересуватися пропорційно тиску всередині її. 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 істотно більше (до 15 мм), ніж у одновітковой пружини. Ще величезним є тут і тягове зусилля. Зазвичай датчики у вигляді одновітковой трубчастої пружини використовуються в що б пристроях, а датчики у вигляді многовіткових трубчастих пружин - в самописних. Це пояснюється тим, що в самописних приладах датчик повинен володіти величезним зусиллям, достатнім для подолання тертя не тільки в зчленуваннях передавальні-розмножувального механізму, та й тертя пера об папір.

Плоска гофрована мембрана (В) вживається або в окремо, або в коробці з 2-ух 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 стінами, що мають рівномірні поперечні складки (гофри). Вимірюється тиск подається всередину сильфона або зовні його.

У порівнянні з плоскою мембраною і мембранною коробкою гармонікообразная мембрана має більшу чутливість.

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

Пружинні датчики тиску в схемах автоматизації перетворять механічне переміщення в електронний 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, теплові, іонізаційні, індукційні, акустичні.

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

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

Датчики витрати незмінного перепаду (ротаметри) вживають звужують органи для регулювання перетину з метою підтримувати незмінним перепад тиску.

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

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

датчики рівня. Дуже поширеними є поплавкові датчики. Поплавковий датчик складається з поплавця - органу, що сприймає рівень води-проміжного органу - механічного зв`язку, модифікує і передавальної механічний вплив вихідного органу, який представляє собою датчик переміщення.

Датчики рівня можуть бути засновані на вимірі ваги і гідростатичного тиску води, на використанні електронних параметрів води (конфігурації опору, ємності, індуктивності).

_____________________________

Доведеться покопатися в пам`яті і згадати: як відшукати діагональ паралелепіпеда.

_____________________________

Російська промисловість випускає датчики рівня різних типів.

На рис. 4 приведена схема поплавкового датчика рівня з реостатним датчиком R на виході. За свідченнями мілівольтметраmV судять про рівень води Н в посудині.