Логометр, датчики температуры

Логометр — основной узел многих датчиков

Логометр — это электроизмерительный прибор, показания которого пропорциональны отношению двух токов.

Логометры применяются в датчиках большинства схем автоматики и контроля различных технологических процессов и для индикации режимов работы механизмов и машин (например, в авиационных приборах).

Наиболее распространены магнитоэлектрические (МЭ) логометры. На рис. 11.1 показаны структурная и принципиальная электрическая схемы типового магнитоэлектрического логометра. Он состоит из двух подвижных катушек (рамок) 1 и 2, укрепленных на одной оси со стрелкой, и постоянного магнита 4.

Структурная (а) и принципиальная электрическая (6) схемы магнитоэлектрического логометра

Рис. 11.1. Структурная (а) и принципиальная электрическая (6) схемы магнитоэлектрического логометра

Протекаемые по рамкам токи создают свои вращающие моменты М] и М2, направленные навстречу друг другу.

Находясь в поле постоянного магнита, рамки поворачиваются в сторону большего момента до тех пор, пока моменты не уравновесятся при данном соотношении токов в рамках. При одновременном и одинаковом изменении токов в рамках точно так же изменяются и вращающиеся моменты, оставаясь по-прежнему равными, поэтому положение подвижной системы логометра не зависит от абсолютных значений токов, а определяется их отношением.

Такие логометры работают только на постоянном токе и часто используются в комплекте с термометрами сопротивлений в измерителях температуры, а также с другими датчиками в соответствующих измерителях физических величин (давлений, уровней топлива в баках машин и т. д.). Они градуируются в единицах НЭВ. Однако есть еще логометры электродинамической и ферромагнитной систем, в которых взаимодействуют упомянутые токи рамок с магнитным полем неподвижной катушки. В них учитываются также разности фаз между этими токами и током неподвижной катушки, что используется в фазометрах, частотометрах и т. д.

Датчики температуры

Датчики с термопарой. Для автоматического контроля и управления температурными режимами технологических процессов и передачи показаний на объекты, расположенные на некотором расстоянии, применяют так называемые термометры сопротивления и термопары, называемые датчиками температуры. Сами они не являются самостоятельными приборами. По существу они относятся к группе термопреобразователей. Непосредственно приборам и датчикам для измерения температуры будет посвящена специальная тема (см. тему 16).

Как известно, термопары — это спай из двух разнородных металлов (термоэлектродов), преобразующих тепловую энергию в электрическую. Их принцип основан на возникновении Т-ЭДС иаЬ постоянного тока на концах термопары (рис. 11.2) при изменении температуры на одном из концов, величина которой пропорциональна температуре Г:

Это явление, как известно из физики, называется эффектом Зее-бека.

При нагревании поток электронов ускоряется и устремляется к холодному спаю. Сама Т-ЭДС иаЬ измеряется милливольтметром постоянного тока РУ.

Температурный режим термопары на рис. 11.2 соответствует условию С > Г2.

Существуют термопары ТХК (хромаль-копель), ТХА (хромаль-алюмель). ТПП (платино-родий, в ней 10 % родия), реже — простейшие медь-константан. Первый материал в градуировке — положительной полярности: (ра+, (рь_.

Температура термопар — от -50 до +150 °С.

Термопара

Рис 11.2. Термопара

Датчики-термометры сопротивления (термопреобразователи). Физика процесса этих термопреобразователей проста: при нагревании сопротивление металлов увеличивается, так как скорость электронов существенно возрастает и их столкновений становится больше, в связи с чем возрастает сопротивление на пути электрического тока.

Основное применение термометров сопротивления — непрерывное измерение температуры жидких, твердых, газообразных неагрессивных сред, а также агрессивных, в среде которых находятся коррозионностойкие материалы, например нержавеющая сталь типа 12Х18Н10Т.

Существуют платиновые термосопротивления (ТС) типа ТСП и медные типа ТСМ. Конструктивно они представляют намотанную на изоляционный каркас платиновую или медную изолированную проволоку. Каркас обычно выполняется из слюды, фарфора, кварца и др., т. е. здесь сочетаются высокая изоляция с термостойкостью. Сама проволока называется чувствительным элементом.

Медные ТСМ имеют температуру от -50 до +180 °С, а платиновые ТСП — от 200 до +650 °С.

Эксплуатируемые в настоящее время термосопротивления (датчики-термометры сопротивления) имеют стандартную градуировку, соответствующую раннему ГОСТ 6651—59 (современный межгосударственный стандарт ГОСТ 6651—2009 введен в РФ 01.01.2011). Согласно этому ГОСТу термосопротивления имеют три группы: 20, 21 и 22, в зависимости от которых термометры имеют различное сопротивление при одинаковой температуре (обычно при 0 °С). Целесообразность градуировки состоит в том, что вторичные измерительные приборы (логометры, мосты и др.), в комплекте с которыми применяются термометры сопротивления, при эксплуатации могут быть проградуированы без каких-либо предварительных вычислений и экспериментов, что обеспечивает безупречную взаимозаменяемость как самих термометров, так и вторичных измерительных приборов.

Например, платиновые ТСП группы 21 имеют Я = 41 Ом, группы 22 — 100 Ом и т. д. Сопротивления термометров при различных температурах определяется известной формулой

где аг— температурный коэффициент сопротивления, который для меди равен 4,3 • 10~3; Ко — сопротивление при 0 °С.

Есть термосопротивления типов ТСП-175, ТСП-0063, ТСП-972 и др. Существуют также три класса ТС: малоинерционные с показателем тепловой инерции менее 9 с, среднеинерционные — 10—80 с и высокоинерционные — до 24 мин.

Вследствие простоты конструкции, низкой себестоимости производства в сочетании с надежностью и долговечностью термометры сопротивления ТСП и ТСМ очень широко примененяются во всех отраслях промышленности, энергетики и жилищно-комунальном хозяйстве.

Вопросы и задания для самоконтроля

  • 1. Что такое логометр и где он применяется?
  • 2. В чем состоит основной принцип работы магнитоэлектрического логометра?
  • 2. Какие виды датчиков температуры вам известны и в каких целях они ис-пользуются?
  • 3. Что такое термопары и каков принцип их работы?
  • 4. Что такое датчики- термометры сопротивлений, как еще их называют и какие виды их применяются на практике?
  • 1

Градуировки термометров сопротивления [Электронный ресурс]. иНЬ: https://sert-service.ru/graduirovki-termometrov-soprotivleniya-gost (дата обращения: 06.12.2021).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >