Генераторные датчики

В промышленной автоматике наиболее широко применяют индукционные и термоэлектрические датчики.

Индукционные датчики применяются для измерения мгновенных значений скорости (угловой или линейной), а также для получения напряжений, пропорциональных производным по времени от перемещения (или от другой физической величины, преобразованной в перемещение). Производные, как увидим далее, часто используются для повышения качества процессов регулирования в автомати­ческих системах.

Действие индукционных датчиков основано на использовании э.д.с., возникающей в проводнике при пересечении им магнитных силовых линий. В устройствах автоматики широко применяются тахогенераторы (ТГ) — индукционные машины постоянного или переменного тока.

Среди тахогенераторов постоянного тока надо отметить ТГ с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 2-7,а). Конструктивно они мало отличаются от миниатюрных двигателей постоянного тока. Основным недостатком их является постепенное размагничивание постоянных магнитов (от толчков, от действия поля э.д.с. катушки).

Среди ТГ переменного тока надо отметить асинхронные с полым ротором, которые конструктивно не отличаются от миниатюрных асинхронных двигателей с полым ротором выполненным из алюминия или фосфористой бронзы. В фазах статора расположены две обмотки, сдвинутые по отношению друг к другу на 90 эл. градусов, при этом одна подключается к источнику питания U₀, вторая является выходной (рис. 2-7,6). При неподвижном роторе U_тг=0, а при в выходной обмотке наводится э.д.с.

Рис 2-7 Тахогенераторы постоянного (а) и переменного (б) тока

Достоинством асинхронных ТГ является отсутствие скользящих контактов, малая инерционность ротора, надежность.

Термоэлектрические датчики (термопары (ТП)) широко применяются в тепловой автоматике. Их действие основано на возникновении термо-э.д.с. в двух спаянных проводниках из разных материалов.

Если температура горячего спая отличается от температуры холодного спая, то возникает термо-э.д.с. Е_тп , величина которой зависит от материалов термопара и разности температур. При обеспечении условия

.

Термопары различаются по применению и по температурному диапазону. Так, известны ТП, применяемые в вакууме и нейтральной среде, в расплаве, в восстановительной среде и т. д. Для измерения температур в различных диапазонах применяют следующие ТП (табл. 2-2).

Таблица 2-2:

№ п/п.	Материал	Термо-э.д.с мв При =0° =100°	Верхний предел
длительное применение	кратковременное применение
	Хромель-копель Хромель-алюмель Молибден-вольфрам Графит-графит Вольфрамрений-вольфрамрсний	6,90 4,10	500° 900° 1800° 1800° 2500°	800° 1250°

Для измерения температуры расплавленных металлов при <1800° применяют ТП, указанные в п. 3, 4, 5 таблицы.

Отметим, что, поскольку термо-э.д.с. зависит от температуры холодного спая, которая может изменяться, для исключения погрешности применяют термокомпенсацию, которая бывает двух типов.

1. Термостатирование холодных спаев, когда последние помещают в термостат с постоянной температурой. Термостат представляет из себя коробку с электрообогревом и системой стабилизации температуры. Такое решение удачно, когда имеется много термопар.

2. Автоматическая термокоррекция — схемное исключение температурной погрешности. Одно из такдго рода решений — с помощью мостовой схемы — приведено на рис. 2-8. Термокомпенсация здесь достигается за счет того, что в одно из плеч моста включается сопротивление R_Θ с большим ТКС. Мост балансируется так, чтобы при , равной температуре градуировки холодного спая, напряжение между точками а и б равнялось нулю. Изменение приводит к разбалансировке моста и

Рис 2-8 Вариант схемы термокомпенсации

появлению U_аб. Подбором величины R_Θи U₀ можно добиться того, чтобы U_аб компенсировало термо-э.д.с., возникающую за счет изменения .

Помимо обычных ТП, в системах регулирования температуры иногда применяют скоростные термопары марок ГПС, ТГС, у которых горячий спай размещен в малоинерционном наконечнике гильзы, а холодный спай — на некотором расстоянии в гильзе. При изменении возникает термо-э.д.с., пропорциональная скорости изменения . В установившемся режиме и термо-э.д.с. равна нулю.