Пружинные датчики давления

Пружинные датчики давления (см. рис. 6.2) отличаются от пружинных манометров тем, что вместо отсчетного устройства в них имеется электрический преобразователь, который преобразу­ет линейное или угловое перемещение в одну из электрических величин. При использовании параметрических преобразователей (реостатных, индуктивных, трансформаторных, емкостных и др.) выходной электрической величиной является сопротивление R, индуктивность L, взаимоиндуктивность М, емкость С; в случае включения параметрического преобразователя в электрическую цепь с внешним источником питания выходным сигналом может служить напряжение и или сила тока i. В большинстве случаев применяют электрические преобразователи дифференциального типа (рис. 6.9), в которых при перемещении подвижной части одновременно изменяются два однородных параметра, причем, когда один из них увеличивается, другой уменьшается.

Достоин­ством дифференциальных преобразователей является возможность уменьшения температурных погрешностей (при включении преобразователя в схему делителя напряжений или в мостовую схему), уменьшение электромагнитных и электростатических сил притяжения между подвижными и неподвижными частями и уве­личение чувствительности преобразователя.

Передаточные отношения механизмов в датчиках давления обычно имеют меньшую величину, чем в манометрах, так как они выбираются не из условия обеспечения точного визуального от­счета показаний, а с целью удобства преобразования перемеще­ния в электрический сигнал. Выбор передаточного отношения определяется типом электрического преобразователя. Наиболь­шее передаточное отношение требуется при использовании рео­статных и потенциометрических преобразователей, в которых ход щетки должен быть достаточно велик, чтобы относительная ве­личина витковой погрешности не превышала допустимого зна­чения. В случае применения поворотных индуктивных трансформаторов и емкостных преобразователей с переменной площадью полюсов или электродов передаточное отношение может быть значительно уменьшено по сравнению с реостатными и потенциометрическими устройствами. Наконец, при использовании индук­тивных и емкостных преобразователей с переменным рабочим зазором, а также тензометрических преобразователей, передаточно-множительный механизм может вообще отсутствовать, так как преобразователи этого типа обладают достаточной чувстви­тельностью для непосредственного преобразования малого пере­мещения чувствительного элемента в электрический сигнал нуж­ной величины. Однако при отсутствии передатрчно-множительно­го механизма возникает проблема предохранения измерительной системы от влияния инерционных сил, действующих вдоль оси чувствительного элемента при полете с ускорением или при нали­чии вибрации. Компенсация погрешностей, вызываемых влияни­ем инерционных сил, возможна следующими способами:

а) уравновешиванием инерционной массы подвижных частей упругого элемента и преобразователя с помощью противовеса, присоединенного через вспомогательную кривошипно-шатунную передачу, которая может не участвовать в функциональных пре­образованиях, а выполнять лишь роль носителя противовеса (рис. 6.10, а);

б) встречным соединением двух чувствительных элементов че­рез двойную кривошипно-шатунную передачу так, чтобы момен­ты инерционных сил взаимно уравновешивались, а моменты по­лезных сил (сил давления) суммировались (см. рис. 6.10,5);

в) применением двух механически не связанных между со­бой чувствительных элементов с электрическими преобразова­телями, так соединенными, чтобы их электрические сигналы от действия инерционных сил взаимно компенсировались, а сигна­лы от действия сил давления суммировались (см. рис. 6.10, в).

Кинематическая схема унифицированного датчика с чувствительным мембранным элементом, синусным передаточно-множительным механизмом и потенциометрическим выходным преобра­зователем изображена на рис. 6.11. Диапазон измерения может изменяться в пределах от 0—1 до 0—100 ат и более. Стандарт­ность конструкции механизма датчика обеспечивается тем, что при переходе от одного диапазона к другому изменяют только толщину мембраны, которая так подбирается, чтобы при любом диапазоне измерения ее прогиб был одинаковым (порядка 1 мм).

Вариант конструкции унифицированного датчика давления с индуктивным преобразователем показан на рис. 6.12.

Датчики давления, выдающие электрический сигнал при достижении контролируемого давления заданного значения, называются сигнализаторами давления. Конструкция унифицированного электромеханического сигнализатора давления с контактным преобразователем приведена на рис. 6.13.