Пневмоелектричні перетворювачі.

Пневмолектричні перетворювачі відносяться до міжгілкових перетворювачів і призначені для пропорційного претворення уніфікованого пневматичного сигналу 20... 100 кПа в аналоговий сигнал 0...5 мА. Принцип їх дії грунтується на електросиловій компенсації зусиль, викликаній дією пневматичного сигналу.

Варіант виконання пневмоелектричного перетворювача приведений на рис.1,а.

Пневмоелектричний перетворювач складається із манометричного чутливого елемента ( трубчастої одновиткової пружини 1). Під діє тискуР_вх остання деформується (розкручується), що спричиняє пропорційне лінійне переміщення її вільного кінця у відповідністю із залежністю (10) (розділ 2.3). Далі це переміщення передається через пружину 6 на точку «а» вежеля 3із магнітом’ягкого матеріалу, який може прокручуватись відносно опори 0. При збільшенні тиску важель 3 другим кінцем наближається до котушки L і викликає зміну (збільшення ) її індуктивності, а відповідно, і зменшенню власної резонансної частоти коливального контуру «L- С», підключеного до входу електронного підсилювача ЕП. Зміна резонансної частоти контуру перетворюється в ЕП в струм І_вих = 0.. .5 мА, який надходить у лінію зв’язку дистанційної передачі й далі - на вторинний прилад ВП. Одночасно І_вих проходить через витки котушки зворотного зв’язку 4 і взаємодіє з магнітним полем постійного магніту 5. Виникає компенсувальне зусилля зворотного зв’язку Р_зз = к І_вих, де к - постійний коефіцієнт для даної конструкції. Зусилля Р_зз утворює обертальний момент М_зз = Р_зз* l_0б, де l_0б - плече дії сили Р_зз відносно опори 0. В протилежному напрямку діє вимірювальний момент М_в, утворюваний вимірювальним зусиллям розкручування пружини Р_в = f(Р_вх),причому М_в = Р_в*l_а0, де l_а0 — плече дії сили Р_в відносно опори 0. У стані компенсації М_в = М_зз і рух важеля 3 припиняється. Поточному значенню тиску Р_вх відповідатиме певне значення вихідного струму І_вих, тобто І_вих = f (Р_вх). Встановлення діапазону вимірювань здійснюється за допомогою гвинта 2 (нижча межа) і переміщенням опори 0 важеля 3 (верхня межа). Клас точності перетворювача - 1,0.

3.6. Вагопоршневі манометри.

В них тиск зрівноважується тиском, який утворюється в циліндрі, що

заповнений робочою рідиною, мірними вагами (гирями) та вагою не

ущільненого поршня (рис.6,а), тобто, поршня 1, який входить в циліндр 2 з рівномірним по колу і невеликим по величині (<0,01мм) зазором. Будучи оточеним робочою рідиною (мастилом), що протікає через цей зазор, і зовсім не

доторкуючись до внутрішньої поверхні циліндру, поршень знаходиться в рідині

у зваженому стані.

Рівняння рівноваги сил найпростішого поршневого манометра (рис.6,а)

має вигляд: G = Т + РּF, (1) де G- сила, що прикладена до поршня; Р - вимірюваний тиск; F– площа поперечного перерізу поршня; Т- сила рідинного тертя до бокової поверхні поршня.

Після перетворення (почленного ділення на Р )одержимо:

Р =G/(F +Т/P ) = G / F_еф = kּG, (2)

де k=1/ F_еф ; F_еф =F+ Т/Р - ефективна площа поршня.

Теоретичні й експериментальні дослідження показали, що сила рідинного тертя Т пропорційна тискові Р , тобто Т / Р = соnst. Тому F_еф не залежить від тиску, з чого випливає, що вимірюваний тиск прямо пропорційний силі, яка зрівноважує його.

а) б)

Рис.6. Схеми: а) - не ущільненого поршня та б) - манометра типу МП-2,5

Найбільш часто вимірюваний тиск зрівноважують вагою зовнішнього

навантаження (набір дисків-важок). Рівняння вимірювання цих манометрів має вигляд: Р = (mּg)/ F_еф, (3)

де m- маса поршня та навантаження на нього; g -прискорення падіння.

Таким чином утворюють тиск рідини в циліндрі до тисяч атмосфер. При цьому зберігається гідростатичний принцип дії приладу. Рівномірність заповненого рідиною кільцевого зазору, що оточує поршень, досягається повільним (30об/хв.) повертанням поршня 3 з важками 1 навколо своєї осі (рис.6,б). Так як рідина має певну в’язкість , то при обертанні утворюється зусилля, яке відштовхує поршень від стінок циліндру (ефект віджимання).

Завдяки нестисливості використовуваної робочої рідини поршневі

вимірювачі тиску мають дуже високий клас точності (0,02; 0,05), тому їх широко використовують для перевірення манометрів і вакуумметрів (зокрема, й зразкових), а також дифманометрів (рис. 6,б).

Відповідно із стандартом випускаються манометри вагопоршневі 1-го розряду з допустимою основною приведеною похибкою 0,02% від вимірюваного тиску, якщо він лежить в межах від 10 до 100% верхньої межі

вимірювання. Відповідно для другого розряду ця ж похибка дорівнює 0,05%.

Типи вагопоршневих манометрів: наприклад, МП-2,5 (рис.6,б) з верхньою

межею вимірювання 0,25 МПа (2,5 кгс/см²); ■ МП-60з діапазоном вимірювання від 1 до 6 МПа (від 1 до 60 кгс/см²). Їх класи точності відповідно 0,02 та 0,05. Вони використовуються в якості лабораторних приладів, що відтворюють міру тиску, при перевіренні робочих манометрів.