Электрические дистанционные манометры

Электрические дистанционные манометры предназначены для выдачи визуальной информации об измеряемом давлении на не­котором расстоянии от места, в котором производится замер. В комплект электрического дистанционного манометра обычно входят датчик и указатель, соединяемые между собой электро­проводкой, подключенной к источнику питания.

Датчик может быть построен по одному из методов, рассмот­ренных в § 6.2.

Схемы электрических дистанционных манометров могут быть трех типов:

а) схемы, в которых выходной параметр датчика R, L или С преобразуется в силу тока I, измеряемую с помощью гальвано­метра (рис. 6.17, а);

б) схемы, в которых выходной параметр датчика R, L или С преобразуется в два тока i₁ и i₂ отношение этих токов i₁ / i₂ изме­ряется с помощью логометра (см. рис. 6.17,6 и 6.18);

в) компенсационные схемы, в которых измерение параметра R, L или С осуществляется с помощью самобалансирующего мо­ста (см. рис. 6.19).

Недостатком схемы типа, приведенного на рис. 6.17, а, явля­ется зависимость измеряемой гальванометром силы тока i от напряжения u₀ источника питания, а для схем, питаемых перемен­ным током, — и от частоты f переменного тока.

Поскольку изменение напряжения бортовых источников пи­тания достигает ±10% от номинала, схема, представленная на рис. 6.17, а, с измерением силы тока i не нашла практического применения. Подобные схемы могут применяться при наличии источника питания с высокой точностью стабилизации.

Влияние изменений напряжения и частоты источника питания на результаты измерения практически исключается в логометрических и компенсационных схемах.

Наибольшее распространение получили логометрические схе­мы.

На рис. 6.17,6 представлена схема электрического дистанци­онного манометра с потенциометрическим датчиком давления и двухрамочным магнитоэлектрическим логометром. Схема пита­ется от источника постоянного тока напряжением 27 в.

Конструкция датчика давления, применяемого в схеме (см. рис. 6.17,б), отвечает кинематической схеме, изображенной на рис. 6.11.

Вариант схемы электрического дистанционного манометра с индуктивным датчиком и магнитоэлектрическим логометром изображен на рис. 6.18, а. Схема питается от источника пере­менного тока напряжением 36 в частотой 400 гц. Схема на рис. 6.18, а аналогична рассмотренной на рис. 6.17,6; различие состоит лишь в том, что вместо переменных сопротивлений R_x и R_v (см. рис. 6.17,6) на входе схемы включены переменные индуктивности L ₁ и L₂ (см. рис. 6.18, а), а протекающие по ним

переменные токи выпрямляются с помощью диодов. В осталь­ной части схемы идентичны, обе они работают с магнитоэлек­трическим логометром.

Другой вариант электрической схемы дистанционного мано­метра с индуктивным датчиком и ферродинамическим логомет­ром показан на рис. 6.18,6. Схема также питается от источника 36 в 400 гц, но отличается от рассмотренной выше тем, что в качестве указателя в ней используется ферродинамический логометр переменного тока. Конструкция- датчика давления, ис­пользуемого в схемах на рис. 6.18, а и б, изображена на рис. 6.12.

В рассмотренных на рис. 6.17,6 и 6.18 схемах с логометрами величина измеряемого отношения токов i₁ / i₂ не зависит от режимов питания, поскольку при изменении напряжения и ча­стоты оба тока i₁ и i₂ изменяются в одинаковой степени.

Компенсационные схемы в большинстве своем являются са­мобалансирующимися мостовыми схемами, в одно или два пле­ча которых включены переменные сопротивления, индуктивности или емкости, а напряжение, снимаемое с диагонали моста, по­дается через усилитель на малоинерционный электродвигатель, непрерывно поддерживающий мост в состоянии равновесия путем вращения через редуктор компенсирующего электрического пре­образователя (потенциометрического, индуктивного, емкостного), также включенного в одно или два плеча моста. На рис. 6.19 по­казан вариант компенсационной схемы с потенциометрическими преобразователями. Выходной величиной служит угловое пере­мещение вала двигателя или выходной оси редуктора, связан­ной с электрическим преобразователем. Характеристика компенсационной схемы вытекает из условия равновесия моста. Для са­мобалансирующейся мостовой схемы (см. рис. 6.19) с потенцио­метром на входе и потенциометром на выходе условие равно­весия

где R_x — сопротивление одного из плеч входного потенциометра;

R_n — полное сопротивление входного потенциометра;

— максимальное значение угла . Отсюда характеристика схемы

Компенсационные схемы могут работать как на постоянном токе, так и на переменном. Применение переменного тока пред­почтительнее по двум причинам: во-первых, усилители перемен­ного тока не имеют дрейфа нуля, свойственного усилителям по­стоянного тока и, во-вторых, двигатели переменного тока проще и надежнее двигателей постоянного тока.

В результате сопоставления характеристик рассмотренных схем можно сделать некоторые выводы о рациональных областях их применения. В схемах с гальванометром (см. рис. 6.17, а) си­ла тока i зависит от напряжения источника питания. В логометрических и компенсационных схемах (см. рис. 6.17,6, 6.18 и 6.19) выходные величины i₁ / i₂ и не зависят от напряжения. Следовательно, при использовании датчиков с параметрическим выходом (R, L или С) целесообразно применять логометрические или компенсационные схемы, учитывая при этом, что компенса­ционные схемы дают более высокую точность, но более сложны, чем логометрические. Принципиально возможно и применение схемы с измерением силы тока, но при этом для исключения погрешностей, вызванных изменением напряжения источника пи­тания, необходима точная стабилизация напряжения.