Приборы контроля давления

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «ВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Автомобильный транспорт

Контрольная работа

Тема: Приборы контроля давления

Выполнил: Артемов А.Н.

Группа АСЗ-07-1

Проверила: Кривенкова Е.Н.

Н. Новгород 2011

Электрические измерительные приборы состоят из датчика и указателя (приемника), соединенных между собой проводами. Датчик устанавливается в месте измерения и преобразует измеряемую физическую величину в электрический сигнал. В приемнике этот сигнал испытывает обратное преобразование с помощью стрелки и шкалы, отградуированной в единицах физической измеряемой величины.

Электронные измерительные системы расширяют возможности как в количестве контролируемых параметров, так и в способах отображения информации. В частности, в таких системах приборный щиток может быть заменен дисплеем.

Датчики давления

Обязательным элементом датчика давления является мембрана – плоская или гофрированная пластина, выполненная из бронзы или какого-либо иного упругого материала, жестко зажатая по краям. Герметичная полость, расположенная под мембраной, должна соединяться через штуцер с полостью измерения давления. В большинстве случаев мембрану снабжают жестким центром, на котором укрепляют устройство, связывающее мембрану с передающим механизмом. С изменением давления мембрана прогибается и ее жесткий центр перемещается. Связь перемещения жесткого центра hс величиной измеряемого давления Р. как показано на рис. 1, а. нелинейна, причем гофрированная мембрана при прочих равных условиях более чувствительна к изменению давления, чем плоская Отличие датчиков давления друг от друга в основном состоит в том. как в них перемещение жесткого центра преобразуется в электрический сигнал. Это зависит от системы измерения, в которой используется датчик. На рис. 1, 6, изображен датчик давления масла, снабженный реостатным датчиком. Толкатель, закрепленный в жестком центре мембраны, через качалку воздействует на ползунок реостата, который при этом поворачивается вокруг своей оси.

Возвратное движение ползунка происходит под действием пружины. Дроссель, запрессованный в штуцер датчика, создает большое сопротивление протеканию масла и препятствует возникновению колебаний ползунка реостата при резком изменении давления. Ползунок соединен с массой датчика, и изменение сопротивления реостата происходит между его выводом и «массой».

В датчике импульсной системы (рис. 1, в) на жесткий центр мембраны опирается выступом упругая пластина с контактом, соединенным с «массой». Другой контакт закреплен на плече П-образной биметаллической пластины, с навитой на нем спиралью, один конец спирали приварен к пластине, другой соединен через упругий токовод с выводом датчика.

Рис. 1. Мембранные датчики давления

а - зависимость переме- щения жесткого центра мембраны hот давления Р; б - реостатный датчик; в - датчик импульсной систе-мы; г – датчик сигнали-затора; 1 - штуцер; 2 - мембрана; 3 - реостат; 4 - ползунок 5 - упругая пластина с неподвижным контактом; 6 – термо-биметалл со спиралью и подвижным контактом; 7 - регулятор; 8 - неподвижный контакт; 9 - подвижный контакт

Второе плечо П-образной биметаллической пластины закреплено на упругом держателе, положение которого можно изменить поворотом воздействующего на него регулятора. Это позволяет осуществлять настройку датчика, изменяя первоначальное усилие прижатия контактов друг к другу. Изменение давления перемещает жесткий центр мембраны, при этом меняется усилие прижатия контактов друг к другу и соответственно изменяется относительное время нахождения их в замкнутом состоянии.

Датчик сигнализатора аварийного давления (рис. 1, г) имеет простую конструкцию. На жесткий центр мембраны опирается рычаг выключателя, который и замыкает контакты, если давление превышает заданные пределы или, в зависимости от назначения датчика, если давление падает ниже допустимых пределов.

Датчики электронных информационных систем

Применение электроники позволяет расширить класс датчиков, используемых в информационных системах.

Для замера давления используются кремниевые датчики. Путем травления по тонкопленочной технологии на поверхности кристалла кремния формируется круглая диафрагма, на которую методом диффузии наносятся пленочные резисторы. Если к диафрагме прикладывается давление, сопротивление одних резисторов увеличивается, других уменьшается, что и формирует с помощью мостовой схемы сигнал с датчика. Температурная зависимость сигнала таких датчиков требует компенсации.

Пьезорезистивный эффект заключается в изменении проводимости при механическом напряжении в кристалле полупроводника, что связано с изменением подвижности носителей электричества в кристаллической решетке. Коэффициент тензочувствительности у кремния достигает значений от 1 до 150. Как правило, пьезорезисторы формируются в кремниевой диафрагме сразу в виде мостовой схемы, совмещенной с электронным усилителем (интеллектуальный датчик давления). В зависимости от толщины диафрагмы и способа передачи информации эти датчики могут измерять давление в диапазоне 1…10000 Па и до температур порядка 250°С. Точность порядка ±3% (фирма Honeywell). В микроисполнениии (диаметр датчика до 5 мм) они могут сочетаться с чипами, передающими информацию о давлении в шинах. Типовая чувствительность порядка 3 мВ/кПа

Магнитоэлектрические указатели

В качестве магнитоэлектрических указателей на автомобилях наиболее распространены трехобмоточные логометры. Логометр имеет две обмотки L1 и L2, расположенные соосно, но намотанные встречно. Третья обмотка L3 перпендикулярна первым двум (рис. 2, а). Применение трех обмоток позволяет повысить точность логометра, так как расширяет возможности его шкалы до 120-160 градусов.

Рядом с обмотками располагается постоянный магнит, способный поворачиваться на своей оси. он устанавливается в направлении действия суммарной магнитодвижущей силы всех трех обмоток. Магнит соединен со стрелкой прибора.

датчик автомобиль магнитоэлектрический указатель

Рис 2. Логометрический указатель:

а - электрическая схема; б - векторная диаграмма магнитодвижущих сил обмоток; 1 - подвижный магнит; 2 - неподвижный магнит; 3 – стрелка.

Величина силы тока 1₂ в обмотках L₂и L₃постоянна, сила тока Ijв обмотке L₁изменяется с изменением сопротивления датчика Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток F_1fF₂и F₃равны произведению сил тока соответствующих обмоток на число витков обмоток. МДС по вертикальной оси F_yсоздается только обмоткой L₃F_y= F₃; МДС по горизонтальной оси F_xопределяется разностью МДС F) и F₂, так как зти обмотки включены встречно F_x= F₁- F₂. МДС F, по направлению которой устанавливается постоянный магнит, равна геометрической сумме F_yи F_x. На рис. 2, б представлена векторная диаграмма МДС для случаев, когда МДС F_tбольше F₂(сопротивление датчика мало, ток l_tвелик) и F₂больше F^ (велико значение и мало значение Ц). По векторным диаграммам видно, что суммарная МДС Fповорачивается относительно горизонтальной оси в зависимости от величины сопротивления датчика влево или вправо, т.е. угол поворота магнита и связанной с ним стрелки прибора стремится к 180°. Все более находят распространение логометры с переключением обмоток электронной схемой, позволяющим расширить шкалу прибора почти до 360°.

К особым достоинствам логометра следует отнести независимость его показаний от величины напряжения питания, так как с ростом напряжения, напри мер, токи всех оомоток, и следовательно, и их МДС возрастают пропорционально, так что суммарная МДС остается прежней. Сопротивление температурной компенсации R,. Выполняется из провода с малым температурным коэффициентом сопротивления (константан, манганин), оно практически не меняется с изменением темпера-туры, и поскольку его величина значительно превышает сум-марную величину сопротивления обмоток 1_₂ и L₃, ток и, следовательно, МДС этих обмоток становятся мало зависимы от температуры. Если обмотки выполнены из провода, сопротивление которого мало реагирует на температуру, то R_Tотсутствует. На рис. 3. представлена конструкция логометра. Магнит может поворачиваться вокруг своей оси, на корпус которой закреплена стрелка. Обмотки намотаны на пластмассовый каркас. Магнитный экран предотвращает влияние внешних полей на показания прибора. Возврат стрелки в нулевое положение при отключении прибора происходит за счет силы притяжения магнита к небольшому неподвижному магниту, встроенному в нижнюю половину каркаса.

Литература

1. Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей. – М.: За рулем, 1999.

2. Асмолов Г.И., Рожков В.М., Соколов В.Г. Виды информации и датчики в системах транспортной телематики: Учебное пособие/ МАДИ. – М., 2008.-74с

3. Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электронные приборы автомобилей. – М.: Транспорт, 1994.