Датчики и приборы для измерения температуры

Где используют датчики температуры?

Датчики применяют в регуляторах температуры охлаждающей воды, топлива и масла, которые устанавливают на главных и вспомогательных двигателях внутреннего сгорания, турбинах, котлах и других механизмах; для автоматического поддержания в заданных пределах температуры в помещениях с воздушным отоплением, мытьевой воды в цистернах. Действие измерителей температуры в них основано на использовании различных физических принципов.

На каком свойстве основано действие биметаллических датчиков?

В биметаллических датчиках используется свойство материала, состоящего из двух прочно соединенных слоев разнородных металлов или сплавов, изменять свою длину под воздействием температуры. В датчиках этого типа элементы изготовлены в виде пластинок, стержней и трубок. Один элемент выполнен из материала с высоким коэффициентом линейного расширения а, второй — из материала с очень малым коэффициентом <х. В качестве материала с большим коэффициентом линейного расширения применяют медь, латунь и сталь. Для изготовления другого элемента используется инвар (ферромагнитный сплав железа с 36 % никеля с очень ма­лым коэффициентом линейного расширения) или суперинвар. Коэффициент линейного расширения инвара в 5 раз меньше к меди и в 2 раза меньше стали.

Принцип действия таких датчиков основан на измерении изменений размеров элементов, вызванных воздействием теплоты. Схема биметаллического измерителя температуры приведена на рис. 15,а. Чувствительный элемент выполнен из пластинок, соединенных спайкой или обжатием в горячем состоянии. Биметаллическому элементу для уменьшения размеров и увеличения чувствительности придают форму плоской или цилиндрической спирали (рис. 15, б, в).

Из каких основных элементов состоит дилатометрический датчик (дилатометр)?

Разновидностью биметаллического датчика является дилатометр (рис. 15,г). Он состоит из трубки 1, выполненной из материала с большим коэффициентом линейного расширения, и стержня 2, изготовленного из материала с малым коэффициентом линейного расширения. Для изготовления элементов дилатометра используются те же материалы, что и для биметаллического датчика. Иногда стержень выполняют из кварца.

Дилатометры отличаются надежностью. Их применяют для измерения температуры жидкостей (до 500 °С).

Какое устройство можно привести в качестве примера датчика температуры дилатометрического типа?

Таким примером может быть унифицированный дилатометрический термометр с электрическим выходным сигналом типа ТУДЭ (рис. 16). Прибор предназначен для сигнализации и двухпозиционного регулирования температуры газов и жидкостей. Модификации ТУДЭ имеют пылебрызгозащищенное исполнение.

Принцип действия основан на пропорциональном изменении длины чувствительной трубки и стержня в зависимости от температуры регулируемой среды. С изменением длины растягивается, или сжимается пружина, что ведет к размыканию или замыканию контактов.

Чувствительный дилатометрический элемент можно смонтировать в защитном кожухе, изготовленном из любого материала, стойкого в регулируемой среде.

Как действует устройство ТУДЭ?

Чувствительная трубка изготовлена из материала, имеющего большой коэффициент линейного расширения. Стержень 14 (см. рис. 16) выполнен из материа­ла с минимальным коэффициентом линейного расширения. Для компенсации длины чувствительной трубки, которая находится в зоне тепловой изоляции, установлен стержень 13, изготовленный из того же материала, что и чувствительная трубка. Стержень 13 удерживается от поперечных перемещений пластинчатой пружиной 11. Стержень 14 через стержень 13 прижимается к чувствительной трубке цилиндрической пружиной 12. Со стержнем 13 жестко соединена рамка 6, на которой смонтировано контактное устройство, состоящее из рыча­гов 3 и 5, цилиндрической пружины 8, рычага 2 с контактами 9, винта дифференциала / и контактов 10. При изменении температуры регулируемой среды изменяется длина чувствительной трубки, что вызывает продольное перемещение стержней 14 и 15 совместно с контактным устройством. Рычаг 3, упираясь в винт 4, начинает поворачиваться относительно оси А и занимает такие положения, при которых силы действия пружины 8 меняют свое направление, приводя в движение рычаг 5. Рычаг 2, связанный с рычагом 5 через пазы направляющей 7, замыкает или размыкает контакты 9 и 10.

Что представляют собой датчики манометрического типа?

Датчики манометрического типа имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при ремонте. Датчики представляют собой замкнутые системы, состоящие из ампул 1, соединенных капиллярными трубками 2, с измерителями давлений: манометрическими трубками 3 (рис. 17,а) или сильфонами 3 (рис. 17,б, в). Система заполняется жидкостью или инертным газом.

Что представляют собой жидкостные датчики?

Если весь объем замкнутой системы заполнен жидкостью, то измерители называются жидкостными.

Температура кипения жидкости должна быть выше максимально возможной в процессе регулирования. Кроме того, жидкость должна характеризоваться большим объемным коэффициентом расширения. Чаще всего применяют ксилол, ртуть (для температуры 30—750 °С), метиловый спирт (40—140°С). Такие датчики развивают значительное выходное усилие и потому применяются в регуляторах прямого действия. Их ампулы (термопатрона) имеют больший объем по сравнению с объемом капиллярных трубок. Это делается для того, чтобы уменьшить влияние температуры окружающей среды на точность работы измерителя.

Недостатком жидкостных измерителей является небольшое изменение объема рабочей жидкости при измерении температуры, что требует применения ампул со значительным объемом жидкостей. Датчики манометрического типа обладают большой инерционностью и потому могут употребляться только при регулировании процессов с медленно изменяющимися температурами.

По принципу действия к жидкостным измерителям температуры тесно примыкают датчики с твердым наполнителем замкнутой системы, в качестве которого используются различные смеси, например 20 % воска и 80 % красномедной пыли (в регуляторах фирмы «Вол Тэн»).

Что собой представляют парожидкостные измерители?

В парожидкостных измерителях (см. рис. 17) объем ампулы, капиллярной трубки и сильфона частично заполняют жидкостью, кипящей при измеряемой температуре. Объем над поверхностью жидкости занимают насыщенные пары, давление которых зависит от температуры среды.

Выбирая жидкость для заполнения ампул, следует стремиться получить наибольшую крутизну кривой, показывающей зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры в области ее измерения при относительно небольшом давлении (не более 10 МПа). В качестве наполнителей применяют однородные жидкости и смеси, компоненты которых не вступают между собой в химическую реакцию.

Для измерения температуры в диапазоне 400—500° С в качестве наполнителя может быть применена ртуть, температура кипения которой при атмосферном давлении равна 357 °С. Следует только тщательно следить за тем, чтобы ртуть была химически и механически чистой. Все детали измерителя должны быть изготовлены из стали. Использование сплавов меди недопустимо.

В каких случаях применяют разделительные сосуды в парожидкостных измерителях?

В случае изготовления измерителей давления паров ртути из медных сплавов система должна быть снабжена разделительным сосудом, часть которого и измеритель давления заполняют инертной разделительной жидкостью. В качестве разделительных жидкостей применяют смеси, в %: первый состав — химически чистый глицерин 80, этиловый спирт 16, вода 4; второй состав — гликоль 95, эти­ловый спирт 5.

Ампула измерителя (по сравнению с остальной его частью) в условиях эксплуатации находится в области более высоких температур. Поэтому ее конструкция должна быть такой, чтобы пары жидкости находились только в ампуле, а вся остальная система была заполнена жидкостью. Нельзя допускать попадания пара в капилляр, так как он там будет конденсироваться, что приведет к нарушению действия прибора.

В замкнутой системе при любой температуре должен быть паровой объем. Для этого термосистему, из которой предварительно удален воздух, при зарядке сначала заполняют жидкостью, а затем часть жидкости сливают. Чтобы при этом сохранить образующийся паровой объем, капилляр пропускают внутрь термобаллона (см. рис. 17,6).

Таблица .

Примечание. Возможная длина капилляра до 60 м.

Длина капилляра ограничивается допустимым значением запаздывания и обычно лежит в пределах 5 метров.

Какие наполнители используют в датчиках температуры?

Данные о наполнителях, которые используются в судовых регуляторах, приведены в табл. 4, а кривые зависимости давления насыщенного пара от температуры для некоторых наполнителей — на рис. 17,г, где 1 — хлористый этил; 2— этиловый эфир; 3— ацетон; 4— вода; 5— октан; 6— даутермит.

В парожидкостных приборах ампулу заполняют низкокипящей жидкостью (хлор метил, ацетон и др.) и ее парами, а капилляр и манометр — смесью глицерина с водой или спиртом. Инерционность таких приборов несколько меньше, чем жидкостных.

Каковы особенности газового измерителя температуры?

Газовый измеритель температуры (см. рис. 17,а) имеет такую же конструкцию, как и другие чувствительные элементы манометрического типа. Заполнителем в нем является газ, обычно чистый азот, пригодный для измерения температуры от 50 до 500°С и безвредный для обслуживающего персонала. Недостатком газовых датчиков является то, что на точность их действия заметно влияет изменение температуры окружающей среды. Для снижения этого явления объем капилляра и объем над сильфоном необходимо уменьшить.

Как используются измерители манометрического типа в термореле?

Примером могут служить термореле типа ТДД и ТРДК. Термореле (рис. 18) представляет собой элементный выключатель. Когда текущее значение контролируемой температуры достигает верхнего предела, контакты термостата размыкаются, разрывая цепь питания исполнительного органа. При достижении нижнего значения, наоборот, происходит замыкание кон тактов.

По такой схеме действует реле температуры марки ТДД двух диапазонного дистанционного типа. Реле включает в себя термочувствительную систему 1 и исполнительный механизм с электрическими контактами 2. Устройство и действие термореле типа ТРД аналогичны рассмотренным типа ТДД.

Каков диапазон настройки термореле?

Для судовых установок промышленностью выпускаются реле температуры следующих модификаций: ТРДК-3 с диапазоном настройки 25—30°С; ТР-2А-06ТМ с диапазоном настройки 60—160°С. Реле сконструированы для работы в условиях, характеризующихся определенной температурой, относительной влажностью, креном, давлением окружающей среды.

Как устроен и действует манометрический термометр с электрическим выходом?

Газовые манометрические термометры с электрическим выходным сигналом (рис. 19, а) предназначены для непрерывного измерения температуры газов, пара и жидкостей и преобразования изме ряемой температуры и пропорциональный сигнал. Принцип действия основан на зависимости давления (объема) заполнителя термосистемы от температуры измеряемой среды.

Основными узлами прибора являются манометрическая термосистема, передаточный механизм и механоэлектрический преобразователь, действие которого основано на силовой компенсации.

Манометрическая термосистема термометров состоит из термобаллона 1 (рис. 19, б), дистанционного капилляра 2 и манометрической пружины 4. Изменение температуры воспринимается манометрической пружиной, которая, раскручиваясь через звено 5 и сектор 6, приводит в движение стрелку 3. На оси сектора закреплен рычаг 7, к которому крепится пружина 8. Второй конец пружины впаян в рычаг движка 9 преобразователя 10. Пружина, растягиваясь, передает усилие на свободный конец движка преобразователя. Перемещение движка изменяет параметры преобразователя, в результате чего на выходе его появляется сигнал постоянного тока.

Термопары и термометры сопротивления.

Как действует термопара?

Термопара (термоэлемент)— это устройство, содержащее спай двух различных металлов или полупроводников, на свободных концах которых возникает ЭДС постоянного тока. Последняя зависит от разности температур спая и свободных концов. Теоретически термопару образует любая комбинация двух электропроводящих материалов. Для различных пар термо-ЭДС различна и зависит от физического состояния материалов (наличие примесей, механических напряжений, повреждений кристаллической решетки).

Какие термопары применяют на практике?

Для измерения температур применяют термопары, которые имеют высокую термо- ЭДС, линейную зависимость термо-ЭДС от разности температур концов, высокую температуру плавления, высокую устойчивость против окисления и изменения структуры, стабильность термо-ЭДС в течение длительного времени, совместимость материалов.

Что необходимо учитывать при выборе защитной арматуры?

Наряду с правильным выбором термопар очень важно правильно выбрать защитную арматуру. Она должна противостоять вредным влияниям на термопару — температурным напряжениям, вибрации, коррозии и эрозии.

Механические напряжения вызываются собственным весом (при большой длине термопары), отложениями пыли, сажи и т. п., колебаниями из-за пульсации потока и др. Типичным примером является разрушение датчиков с термопарами в газовых трактах средне- и высокооборотных дизелей вследствие колебаний газового потока с большой частотой. Защитой от такого разрушения являются достаточная толщина стенок и определенная форма датчика, а также изготовление его арматуры из термостойкого материала. Коррозия под воздействием кислотных и щелочных растворов, шлаков, уходящих газов с содержанием серы, а также эрозия из-за наличия

вредных частиц в потоке могут значительно сократить срок службы датчика. Термопару, уложенную в оксидную изолирующую массу, помещают в защитную трубку, обычно из нержавеющей стали, без зазоров. Такие свойства термопар, как гибкость и высокое сопротивление растяжению при их возможности принимать различную форму в кожухе, позволяют измерить температуру и в труднодоступных местах. Защитная трубка может быть припаяна твердым припоем к той или иной детали.

Что необходимо сделать, чтобы температура свободных концов термопары поддерживалась постоянно?

Для этого свободные концы можно поместить в термостат. Но в судовой практике более удобен другой способ: в схему измерения включается резистор, сопротивление которого изменяется с изменением температуры. В результате при появлении дополнительного напряжения компенсируется также и падение напряжения, чем и устраняется влияние температуры в месте сравнения (в ограниченном диапазоне, например 0—50°С). Уравнительные провода между термопарой и местом сравнения должны иметь такие же термоэлектрические свойства, что и сама термопара. Измерительный прибор подсоединяется медными проводами. Из-за малых мощностей для непосредственного измерения следует применять приборы с поворотной катушкой.

Каковы параметры термопар? Срок службы термопар 1000— 1200 ч, в то время как другие элементы регуляторов работают по несколько лет и более. Это приводит к необходимости делать термопары взаимозаменяемыми.

Стандартные обозначения термопар:

Платинородий — платина = ПП; Хромель — алюмель = ХА; Хромель—копель = ХК; Железо — копель= ЖК; Медь — копель= МК

Термопары ПП используют для длительного измерения температур до 1300°С, термопары ХА, ХК и ЖК для измерения температур до 600°С и термопары МК до 300°С. Диаметры электродов: ПП=0,5 мм; ХА, ХК, МК=0,5— 1,5; 3 мм.

Термоэлектроды в рабочем конце соединены сваркой, пайкой, иногда просто скручены.

Как устанавливают температурные датчики?

Термопары могут быть медленно действующие (рис. 20) или быстро действующие (рис. 21). Медленно действующую (инерционную) термопару используют для измерения температуры внутри материала, а быстро действующую — для измерения температуры на поверхности материала.

Отверстия для конических корпусов датчиков сверлят диаметром, который меньше на 0,1 мм диаметра конуса датчика. Отверстия развертывают конической разверткой таким образом, чтобы головка конического корпуса датчика возвышалась над поверхностью на 2,5—2,8 мм, когда корпус слегка запрессован в отверстии. Затем конический корпус забивают молотком через медную проставку.

Термокоаксиальные кабели тол­щиной 1 мм помещены внутри трубки диаметром 6 мм, что предотвращает тонкие концы термопроводов от повреждений и тряски. Перед вводом в соединительную коробку термокоаксиальные кабели закручивают спиралью для удобного выполнения соединений. В конечной части вблизи соединителя используют медные провода, так как они более гибкие, чем провода «поверхностной» термопары.

Как проверяют температурные датчики?

Температурные датчики должны быть проверены, прежде чем они будут припаяны к соединителям или другим деталям. Необходимо определить полярность термопроводов. Наиболее точный метод определения полярности проводов — это нагрев датчика и подсоединение его к микро вольтметру. Метод показывает правильность полярности проводов и работу термодатчика.

В чем состоит принцип работы преобразователей сопротивления, называемых терморезисторами?

Терморезистор — это полупроводниковый прибор (его изготавливают из полупроводниковых материалов с большим отрицательным температурным коэффициентом), в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводников от температуры. Изменение сопротивления Rт полупроводника при изменении температуры характеризуется зависимостью:

Rт= Аехр (В/Т).

Где: А — постоянная, зависящая от физических свойств полупроводника, размеров и формы терморезистора; В — постоянная, зависящая от физических свойств полупроводника; Т — температура терморезистора, °С. Температурный коэффициент α полупроводникового терморезистора отрицательный.

Он достигает значений от —2,5 до 4% °С, что в 6—10 раз больше температурного коэффициента металлов, и зависит от температуры: α = В/Т².

Как устроены терморезисторы?

На рис. 22 показано устройство терморезисторов серий ММТ и КМТ. Терморезисторы типов ММТ-1 и КМТ-1 (рис. 22, а) представляют собой полупроводниковый стержень 1, покрытый эмалевой краской, с контактными колпачками 2 и выводами 3. Эти выводы терморезисторов могут быть использованы только в сухих помещениях. Терморезисторы типов ММТ-4 и КМТ-4 (рис. 22, б) смонтированы в металлический корпус 6 и герметизированы. Они могут быть применены в условиях любой влажности и любой среды, не являющейся агрессивной по отношению к корпусу. Герметизация осуществляется стеклом 8 и оловом 9. Стержень 5 в терморезисторе типа ММТ-4 обернут металлической фольгой 4. Токоотвод 7 выполнен из никелевой проволоки. Эти терморезисторы выпускаются на номинальные значения сопротивления от 1 до 200 кОм (при 20 °С) и могут быть использованы для работы в диапазоне температур от —100 до 129°С.

На каком свойстве материалов основано действие термометров сопротивления?

Действие термометров сопротивления основано на свойстве проводников менять электрическое сопротивление при изменении температуры. В качестве материала для изготовления термометров сопротивления используют только чистые металлы: платину в виде тонкой проволоки диаметром 0,05— 0,07 мм для измерения температур до 630° С и медь, никель или железо в виде проволоки диаметром 0,1 мм для измерения температур 100—150 °С.

Какие способы намотки применяют для терморезисторов сопротивлений?

Существуют следующие способы намотки материала термометров сопротивления:

ü на стеклянную пластинку в целях сохранности элемента, имеющего остроугольные вырезы по бокам, расстояние между зубцами которых равно 0,5—1 мм;

ü на стеклянную трубку в целях сохранности элемента его заключают в тонкостенную пружинящую металлическую трубку с асбестовыми подушками; на слюдяную или фарфоровую крестовину.

Наиболее широко применяют платину и медь.

В каких приборах используют термометры сопротивления?

Термометры сопротивления используют в приборах контроля и автоматического регулирования температуры. В них, кроме чувствительного элемента, есть источник тока и измерительный мост. Схема уравновешенного моста постоянного тока показана на рис. 23. Перемещая движок реостата Rз, приводят мост в уравновешенное состояние, при котором гальванометр G фиксирует отсутствие тока в диагонали моста (Iт=0). Rs=const.

Таким образом, на равнозначных режимах величина Rs пропорциональна измеряемому сопротив­лению Ri, зависящему от температуры. Уравновешивания моста может быть осуществлено автоматически. Для этого сопротивление резистора меняется под воздействием стрелки нуль гальванометра G.

Наряду с уравновешенными измерительными мостами применяются и неуравновешенные, характеризующиеся большей надежностью, но меньшей точностью из-за влияний колебаний напряжения источника.

Что собой представляет термометр сопротивления типа ТСП-972?

Термометр сопротивления платиновый типа ТСП-972 (рис. 24) предназначен для измерения температуры от —10 до +120°С при относительной влажности до 98%.

Принцип действия основан на свойстве платины изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Измерение сопротивления термометра фиксируется вторичным прибором, имеющим шкалу в градусах Цельсия. Термометр типа ТСП-972 состоит из термоэлемента / и головки 2. Чувствительный элемент термометра представляет собой спираль из платиновой проволоки марки Пл-2 диаметром 0,05 мм, помещенную в канал каркаса. Каналы каркаса заполнены порошком безводной окиси алюминия и залиты глазурью. Концы спирали припаяны серебром к выводам из сплава, состоящего из иридия и родия. Головка термометра сопротивления состоит из корпуса и крышки 3, соединенных болтами. Конструкция защитной арматуры сварная. Термометр виброустойчивый и ударопрочный.

Датчики измерения частоты вращения, момента, перемещения и уровня.

Датчики для измерения частоты вращения.

Что представляют собой тахогенераторы?

Тахогенератор — это электрический генератор, преобразующий частоту вращения в электрический сигнал. При управлении машинами на расстоянии целесообразно, чтобы в чувствительном элементе осуществлялось преобразование измеряемой величины в напряжение. Это достигается с помощью миниатюрных электрических генераторов переменного тока 5, в которых ротором является постоянный магнит 7, установленный неподвижно на валу, а статором — стальные неподвижные полосы 6 (рис. 26, в).

Тахогенераторы постоянного тока вместо обмоток возбуждения имеют постоянные магниты. В результате большого количества ламе лей коллектора и особых форм вырезов канавок вырабатывается постоянное напряжение с небольшими пульсациями, которое пропорционально частоте вращения. Преимущество

датчиков постоян­ного тока - получение поляризованного напряжения, т. е. одновременно определяется и направление вращения; недостаток — сбои в работе коллектора. Однако современные тахогенераторы имеют срок службы до 10 тыс. ч. Применяются они для измерения частоты вращения до 1500 об/мин. Передача от вала должна быть без скольжения (шестеренчатая, цепная).

В тахогенераторах переменного тока это возможно только при наличии двух обмоток со сдвигом фаз 90°. Переменное напряжение должно быть выпрямлено в мостиковой схеме. Разность напряжений обоих гальванически разделенных контуров измеряется прибором с двумя поворотными катушками.

Напряжение на выводах тахогенератора зависит от количества подключенных показывающих приборов. Поэтому в корпусе тахогенератора устанавливается нагрузочный резистор, который можно включать, или выключать. Имеется также резистор для дополнительной настройки показаний.

Что представляет собой аналого-цифровой преобразователь частоты вращения?

В современных системах централизованного контроля угол поворота (частота вращения) преобразуется в цифровой код. В настоящее время разработано значительное количество преобразователей непрерывной величины (частоты вращения) в дискретный сигнал. Простейшим аналого-цифровым преобразователем, работающим по принципу счета, является датчик, основные части которого: диск из немагнитного материала с прорезями и трансформатор из двух половинок с обмотками. Если между двумя частями магнитопровода трансформатора находится прорезь диска, то магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, не экранируется, и в выходной обмотке будет наводиться ЭДС. При этом формируется кодовый сигнал, равный 1. Когда диск перекрывает магнитопровод трансформатора, магнитный поток ослабляется, и на выходе наблюдается минимальная электродвижущая сила (ЭДС), соответствующая коду «О». Подсчитывая импульсы, за единицу времени можно указать точно частоту вращения.

С вращающейся деталью соединено кольцо из ферромагнитного материала, имеющее вырез. Вблизи кольца устанавливается головка датчика с катушкой (рис. 27,а,б). Благодаря вырезу магнитный поток Ф изменяется, вследствие чего в катушке датчика индуцируются импульсы напряжения. Частота импульсов равна частоте вращения детали. Амплитуда импульсов напряжения Va тем больше, чем меньше воздушный зазор между кольцом и датчиком и чем больше скорость прохождения выреза мимо головки датчика. Конструкция импульсного датчика показана на рис. 28.

Вместо кольца с вырезом могут применяться шайбы с несколькими вырезами или кулачками, а также шестерни. Количество вырезов или кулачков выбирают в соответствии со значением измеряемой частоты вращения, чтобы со считывание импульсов было надежным, без «пропусков». Вырезы или кулачки располагают симметрично. Воздушный зазор принимают в диапазоне 0,3—0,8 мм. Для определения направления вращения устанавливают два датчика таким образом, чтобы между фазами индуцируемых в них напряжений был сдвиг 90°.

Как действует импульсный датчик с колебательным контуром?

В магнитной головке датчика устанавливают колебательный контур, на обратную связь которого влияет магнитное прерываемое поле в воздушном зазоре. Когда в поле попадает предмет, обладающий электрической проводимостью, колебательный контур вырабатывает достаточную энергию для того, чтобы амплитуда колебаний уменьшилась до нуля. Падение напряжения, которое зависит от амплитуды колебаний, измеряется резистором. Период колебаний, вырабатываемых осциллятором (oт 100 кГц до нескольких МГц), настолько мал, что можно измерить импульсы частотой до нескольких килогерц. Можно и измерять частоту вращения до нулевого значения.

Работа датчика не зависит от магнитных свойств вращающейся детали. Можно использовать такие датчики и для измерения положения или угла.

Что представляет собой тахометр?

Тахометры позволяют определять частоту вращения (угловой скорости) вала. В зависимости от места их установки и способа применения тахометры подразделяют на стационарные, дистанционные и ручные. По принципу действия, различают магнитные, механические (центробежные), магнитно-индукционные, электрические и другие тахометры.

Рассмотрим магнитные тахометры типов ТМ и 8ТМ. Преобразование оборотов вала в угловое перемещение стрелки магнитно-индукционным измерительным узлом основано на взаимодействии магнитного поля вращающихся магнитов с индукционными токами, наведенными этим полем в чувствительном элементе.

При вращении вала тахометра 10 (рис. 29,а) через конические шестерни 1 и 9 получает вращение магнитный узел 2. Образуется вращающееся магнитное поле, которое индуцирует в чувствительном элементе 8 вихревые токи.

В результате взаимодействия магнитного поля вращающихся магнитов с индукционными токами чувствительного элемента возникает вращающий момент. Вращающему моменту чувствительного элемента 8 противодействует момент спиральной пружины 7, укрепленной на оси этого элемента. Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то угол поворота чувствительного элемента пропорционален частотам вращения магнитного узла и соответственно частотам вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элемента укреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 частоту вращения вала.

Для повышения устойчивости стрелки и получения отсчета показаний прибора применено демпфирование подвижной системы тахометра. При движении подвижной системы магнитный поток магнитов 6 наводит в алюминиевом диске демпфера 3 вихревые токи, в результате взаимодействия которых с магнитным потоком магнитов подвижная система получает тормозящий момент.

Тахометр типа 8ТМ отличается от тахометра типа ТМ тем, что у первого приводной валик расположен перпендикулярно циферблату. Элементы поз. 1, 9 и 10 в принципиальной схеме на 8ТМ отсутствуют.

Что представляет собой механический тахометр типа ТМи?

Тахометр типа ТМи представляет собой комплект, состоящий из датчика-генератора трехфазного тока и магнитно-индукционного измерителя. Тахометр предназначен для дистанционного измерения частоты вращения диска двигателя.

Дистанционное измерение частоты вращения основано на принципе электрической дистанционной передачи вращения вала двигателя валу магнитно-индукционно­го измерительного узла измерителя и преобразования частоты вращения вала в угловые перемещения стрелки измерителя.

Электрическая дистанционная передача частоты вращения в тахометре основана на ее преобразовании датчиком-генератором в ЭДС с частотой, пропорциональной частоте вращения вала, и на свойстве системы трехфазных токов создавать магнитное поле. Преобразование частоты вращения вала в угловое перемещение стрелки магнитно-индукционным измерительным узлом основано на взаимодействии магнитного поля вращающихся постоянных магнитов с индукционными токами, наведенными этим полем в металлическом диске. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент диска (связанного со стрелкой), уравновешиваемый пружиной. Момент пружины пропорционален углу его закручивания.

Тахометр работает следующим образом (рис. 29, б): в обмотке статора 11 датчика при вращении ротора 15 возбуждается трехфазовый ток с частотой, пропорциональной частоте вращения вала двигателя. Ток по трем проводам приводится к обмотке статора 12 синхронного серводвигателя. Частота вращения магнитного поля статора измерителя пропорциональна частоте токов в обмотках фазы. Ротор двигателя измерителя вращается с частотой, синхронной вращению магнитного поля статора. На конце вала ротора двигателя укреплен магнитный узел 2 с шестью парами постоянных магнитов, между полюсами которых расположен чувствительный элемент 8. При вращении магнитного узла в чувствительном элементе индуцируются вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнитного узла создается вращающий момент чувствительного элемента.

вращающему моменту чувствительного элемента противодействует спиральная пружина 7,- один конец которой укреплен на оси чувствительного элемента, другой — неподвижен. Так как момент спиральной пружины пропорционален углу ее закручивания, то угол поворота чувствительного элемента пропорционален частоте вращения магнитного узла, соответствует частоте вращения вала двигателя. На другом конце оси чувствительного элемента укреплена стрелка 5, показывающая по равномерной шкале 4 измерителя частоту вращения вала двигателя.

Для повышения устойчивости стрелки и улучшения отсчета показаний прибора применено демпфирование подвижной системы измерителя. При движении подвижной системы магнитный поток магнита 6 наводит в алюминиевом диске 3 вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем магнитов, и в подвижной системе возникает тормозящий момент. Ротор состоит из двух постоянных магнитов 13 и трех гистерезисных дисков 14, соединенных вместе. Взаимодействие ротора с магнитным полем статора определяется взаимодействием магнитных полей постоянных магнитов статора и гистерезисных дисков.

Что представляет собой тахометр типа К1803?

Тахометр К1803 — дистанционный, унифицированный, электронный, показывающей, аналоговый, с шкальным отсчетом, с выходным сигналом постоянного тока 0—10 В. Он имеет два класса точности:

1,0—при работе с реверсивным валом; 1,5—при работе с нереверсивным валом. Тахометр может быть использован для определения частоты вращения вала диаметром 30—1125 мм; диапазон измерения 0—4000 об/мин. Тахометр обеспечивает безотказную работу 5000 ч без непосредственного обслуживания и контроля. В промежутках между периодами допускается обслуживание с использованием одиночного комплекта запасных инструментов и приспособлений без демонтажа, расцентровки и последующего регулирования основного оборудования. Составные части тахометра: первичный преобразователь, промежуточный преобразователь, показывающий прибор, счетчик час­тоты вращения.

На рис. 30 приведена схема установки первичных преобразователей 2 по отношению к ротору 1 тахометра. Зазор а не должен превышать 0,3 мм.

Для каких целей применяют счетчики частоты вращения, как они устроены?

При комплексной автоматизации судов возрастает значение учета и регистрации числа часов работы судовых систем и механизмов. Современный метод такого учета основан на использовании электронно-механических счетчиков.

Из числа отечественных, наиболее совершенным является счетчик СВН-2К (рис. 31). Основной узел его - электронно-механический спусковой регулятор с механической колебательной системой. Она взаимодействует с электронной системой, поддерживающей автоколебания осциллятора. Структурно-функциональная схема счетчика состоит из следующих основных элементов: блока питания ВР, генератора импульсов ГИ, преобразователей напряжения П1 (напряжением 380 В) и П2 (27 В), задающего генератора Г, формирователя импульсов К., триггера Т, выходного каскада В, преобразователя (шагового двигателя Л1), редуктора Р, механизма отсчета МО, осциллятора Z.

Счетчик из взаимозаменяемых узлов скомпонован в одном корпусе. В блоке ВР находятся преобразователи напряжения источника питания в напряжение постоянного тока 12 В. В механизм счетчика МС входят генератор импульсов ГИ, стабилизатор питания С, задающий ген