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 h с 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 h от 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 L2 и L3 постоянна, сила тока Ij в обмотке L1 изменяется с изменением сопротивления датчика Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток F1f F2 и F3 равны произведению сил тока соответствующих обмоток на число витков обмоток. МДС по вертикальной оси Fy создается только обмоткой L3 Fy = F3; МДС по горизонтальной оси Fx определяется разностью МДС F) и F2, так как зти обмотки включены встречно Fx = F1 — F2. МДС F, по направлению которой устанавливается постоянный магнит, равна геометрической сумме Fy и Fx. На рис. 2, б представлена векторная диаграмма МДС для случаев, когда МДС Ft больше F2 (сопротивление датчика мало, ток lt велик) и F2 больше F^ (велико значение и мало значение Ц). По векторным диаграммам видно, что суммарная МДС F поворачивается 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 RT отсутствует. 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.