Порядок выполнения работы.

Лабораторная работа № 2б

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ

Цель работы: знакомство с конструкцией датчиков давления, исследование их статических характеристик при различных схемах включения, расчет параметров электрических и магнитных цепей.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Датчики давления нашли широкое применение как в научных исследованиях, так и при автоматизации процессов горного производства.

Трансформаторные датчики давления, также как и индуктивные, в большинстве своем являются дифференциальными. Они представляют собой два совмещенных трансформатора с общим подвижным якорем. По форме магнитной системы различают плоские дифференциально-трасформаторные датчики (ДТД) с магнитопроводом плоской формы и цилиндрические ДТД с магнитопроводом круглого сечения, Выбор той или иной формы определяется конструктивными условиями сочетания датчика и контролируемого объекта.

В датчиках давления применяются как плоские ДТД, так и ДТД круглого сечения. Процессы, протекающие в тех и других ДТД абсолютно одинаковы и, описываются одними и теми же уравнениями. На лабораторном стенде для исследования представлен датчик давления с магнитопроводом плоской формы. Общий вид магнитной системы такого датчика представлен на рис.1. Каждый магнитопровод имеет катушку с первичной W₁ и вторичной W₂ обмотками. Первичные обмотки обоих катушек имеют одинаковое число витков, включаются последовательно и обтекаются общим током I от питающего переменного напряжения U₁.

Рис.1. Плоский ДТД с двумя раздельными магнитопроводами и общим якорем.

1,2 – магнитопроводы; 3 – общий якорь; 4,5 – катушки датчика.

Ток I создает в каждой из обмоток W₁ магнитодвижущую силу I W₁. В результате в магнитопроводах возникают магнитные потоки, состоящие из двух составляющих: Ф_у - потока рассеяния между полюсами (см. рис.1); Ф_р – рабочих потоков между полюсами и якорем (Ф_р1, Ф_р2).

Величина Ф_у одинакова для обоих магнитопроводов и не изменяется от перемещения якоря под действием давления. Величины рабочих потоков Ф_р1 и Ф_р2 зависят от магнитодвижущей силы I W₁ первичной обмотки и магнитной проводимости G между полюсами и якорем

Ф_р1 = W₁IG₁; Ф_р2 = W₁IG₂; Ф_у = W₁IG_у.

Проводимости G₁, G₂ и G_у определяются величиной воздушных зазоров Δ₁ и Δ₂, изменяющихся от действия давления p на входе датчика. Изменение Δ₁ и Δ₂ вызывает изменение магнитного сопротивления R_м1 и R_м2 воздушных зазоров и, соответственно, взаимных индуктивностей М₁, М₂ между первичными и вторичными обмотками

М₁ = W₁ W₂ / R_м1; М₂ = W₁ W₂ / R_м2.

В результате во вторичных обмотках наводятся э.д.с.

Е₁ = 2π f I W₁ W₂ S µ/2 Δ₁; Е₂ = 2π f I W₁ W₂ S µ/2 Δ₂,

где S – площадь поперечного сечения магнитопровода; µ - магнитная проницаемость воздуха в зазоре.

При равенстве воздушных зазоров Δ₁ = Δ₂, соответственно равны:

Е₁ = Е₂; G₁ = G₂; Ф_р1 = Ф_р2; R_м1 = R_м2; М₁ = М₂.

В большинстве случаев вторичные обмотки датчика включаются между собой встречно. Тогда выходное значение э.д.с. датчика определится

Е_вых = Е₁ - Е₂ = π f I W₁ W₂ S µ (1/ Δ₁- 1/ Δ₂).

При смещении якоря в другую сторону от нейтрального положения фаза Е_вых изменяется на 180⁰.

Трансформаторный датчик давления является параметрическим электромагнитным преобразователем.

Порядок выполнения работы

1. Исследовать дифференциально-трансформаторный датчик при трансформаторной схеме его включения.

1.1. Собрать схему в соответствии с pиc. 3.

Подать питание U_п амплитудной 6В на клеммы I и 2 от генератора низкочастотных колебаний. В качестве вольтметра использовать милливольтметр В7-58А. Диапазон измерения 200 мВ.

 

 

 

	Рис. 3. трансформаторная схема включения дифференциально-трансформаторного датчика

 

 

1.2. Снять амплитудно-частотные характеристики датчика при пяти значениях входного давления. Частоту генератора изменять от 200 до 700 Гц при постоянной амплитуде 6 В. Полученные данные занести в табл. 1.

 

Т а б л и ц а 1

f, Гц Р, кгс/см2
1,0
2,0
3,0
4,0

 

 

1.3. По предыдущей схеме при отключенной нагрузке снять выходные характеристики Uв=f(Р) с двух выходных обмоток датчика. Данные занести в таблицу 2.

Т а б л и ц а 2

Р, кгс/см2 Uв, мВ		1,0	2,0	3,0	4,0
Uв между средней точкой и точкой 4
Uв между средней точкой и точкой 5
Uв между точками 4 и 5

 

1.4. Определить погрешности измерения Uв при трансформаторной схеме включения датчика без нагрузки от изменения частоты питающего напряжения. Для этого снять характеристики U_в=f(P) для частоты питающего напряжения 360 Гц и 440 Гц. Данные занести в таблицу 3. Погрешность

df определить в соответствии с выражениями

df = U_в ç_{при f =360 Гц} – U_в ç _{при f =400 Гц}, U_п =6 В.

df = U_в ç_{при f =440 Гц} – U_в ç _{при f =400 Гц}, U_п =6 В.

 

Т а б л и ц а 3

Р, кгс/см2 Uв, мВ		1,0	2,0	3,0	4,0
Uп =6 В; 360 Гц
Uп =6 В; 440 Гц
df, мВ

 

2. Исследовать дифференциально-трансформаторный датчик при мостовой схеме его включения.

2.1. Собрать схему в соответствии с рис. 4.

 

	Рис. 4. Мостовая схема включения дифференциально-трансформаторного датчика

 

Подать питание 6В, 400 Гц на клемы U_п. При Р =0 вращением R3 выставить на вольтметре V начальное показание 0,5В. Диапазон измерения вольтметра 2В. Снять характеристику U_в=f(P) в соответствии с табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Р,кгс/см2		1,0	2,0	3,0	4,0
Uв, мВ

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Схемы включения датчика.

2. Таблицы экспериментальных данных.

3. Амплитудно-частотные характеристики Uв=F(f) для пяти значений давления Р.

4. Графики Uв=f(Р) в соответствии с таблицей 2.

5. Характеристика мостовой схемы включения датчика.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: