Министерствообразования и науки РФ
ГОУ ВПО«ВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КафедраАвтомобильный транспорт
Контрольнаяработа
Тема:Приборы контроля давления
Выполнил: Артемов А.Н.
Группа АСЗ-07-1
Проверила: Кривенкова Е.Н.
Н. Новгород 2011
Электрическиеизмерительные приборы состоят из датчика и указателя (приемника), соединенныхмежду собой проводами. Датчик устанавливается в месте измерения и преобразуетизмеряемую физическую величину в электрический сигнал. В приемнике этот сигналиспытывает обратное преобразование с помощью стрелки и шкалы, отградуированнойв единицах физической измеряемой величины.
Электронныеизмерительные системы расширяют возможности как в количестве контролируемыхпараметров, так и в способах отображения информации. В частности, в такихсистемах приборный щиток может быть заменен дисплеем.
Датчики давления
Обязательным элементомдатчика давления является мембрана – плоская или гофрированная пластина,выполненная из бронзы или какого-либо иного упругого материала, жестко зажатаяпо краям. Герметичная полость, расположенная под мембраной, должна соединятьсячерез штуцер с полостью измерения давления. В большинстве случаев мембрануснабжают жестким центром, на котором укрепляют устройство, связывающее мембранус передающим механизмом. С изменением давления мембрана прогибается и еежесткий центр перемещается. Связь перемещения жесткого центра hсвеличиной измеряемого давления Р. как показано на рис. 1, а. нелинейна, причемгофрированная мембрана при прочих равных условиях более чувствительна кизменению давления, чем плоская Отличие датчиков давления друг от друга восновном состоит в том. как в них перемещение жесткого центра преобразуется вэлектрический сигнал. Это зависит от системы измерения, в которой используетсядатчик. На рис. 1, 6, изображен датчик давления масла, снабженный реостатнымдатчиком. Толкатель, закрепленный в жестком центре мембраны, через качалкувоздействует на ползунок реостата, который при этом поворачивается вокруг своейоси.
Возвратное движениеползунка происходит под действием пружины. Дроссель, запрессованный в штуцердатчика, создает большое сопротивление протеканию масла и препятствуетвозникновению колебаний ползунка реостата при резком изменении давления.Ползунок соединен с массой датчика, и изменение сопротивления реостатапроисходит между его выводом и «массой».
В датчике импульснойсистемы (рис. 1, в) на жесткий центр мембраны опирается выступом упругаяпластина с контактом, соединенным с «массой». Другой контакт закреплен на плечеП-образной биметаллической пластины, с навитой на нем спиралью, один конецспирали приварен к пластине, другой соединен через упругий токовод с выводомдатчика.
/>
Рис. 1. Мембранныедатчики давления
а — зависимость переме-щения жесткого центра мембраны hотдавления Р; б — реостатный датчик; в — датчик импульсной систе-мы; г – датчик сигнали-затора;1 — штуцер; 2 — мембрана; 3 — реостат; 4 — ползунок 5 — упругая пластина снеподвижным контактом; 6 – термо-биметалл со спиралью и подвижным контактом; 7- регулятор; 8 — неподвижный контакт; 9 — подвижный контакт
Второе плечо П-образнойбиметаллической пластины закреплено на упругом держателе, положение которогоможно изменить поворотом воздействующего на него регулятора. Это позволяетосуществлять настройку датчика, изменяя первоначальное усилие прижатияконтактов друг к другу. Изменение давления перемещает жесткий центр мембраны,при этом меняется усилие прижатия контактов друг к другу и соответственноизменяется относительное время нахождения их в замкнутом состоянии.
Датчик сигнализаторааварийного давления (рис. 1, г) имеет простую конструкцию. На жесткий центрмембраны опирается рычаг выключателя, который и замыкает контакты, еслидавление превышает заданные пределы или, в зависимости от назначения датчика,если давление падает ниже допустимых пределов.
Датчики электронныхинформационных систем
Применение электроникипозволяет расширить класс датчиков, используемых в информационных системах.
Для замера давленияиспользуются кремниевые датчики. Путем травления по тонкопленочной технологиина поверхности кристалла кремния формируется круглая диафрагма, на которуюметодом диффузии наносятся пленочные резисторы. Если к диафрагме прикладываетсядавление, сопротивление одних резисторов увеличивается, других уменьшается, чтои формирует с помощью мостовой схемы сигнал с датчика. Температурнаязависимость сигнала таких датчиков требует компенсации.
Пьезорезистивный эффектзаключается в изменении проводимости при механическом напряжении в кристаллеполупроводника, что связано с изменением подвижности носителей электричества вкристаллической решетке. Коэффициент тензочувствительности у кремния достигаетзначений от 1 до 150. Как правило, пьезорезисторы формируются в кремниевойдиафрагме сразу в виде мостовой схемы, совмещенной с электронным усилителем (интеллектуальныйдатчик давления). В зависимости от толщины диафрагмы и способа передачиинформации эти датчики могут измерять давление в диапазоне 1…10000 Па и дотемператур порядка 250°С. Точность порядка ±3% (фирма Honeywell). Вмикроисполнениии (диаметр датчика до 5 мм) они могут сочетаться с чипами,передающими информацию о давлении в шинах. Типовая чувствительность порядка 3мВ/кПа
Магнитоэлектрическиеуказатели
В качествемагнитоэлектрических указателей на автомобилях наиболее распространенытрехобмоточные логометры. Логометр имеет две обмотки L1иL2, расположенныесоосно, но намотанные встречно. Третья обмотка L3перпендикулярнапервым двум (рис. 2, а). Применение трех обмоток позволяет повысить точностьлогометра, так как расширяет возможности его шкалы до 120-160 градусов.
Рядом с обмоткамирасполагается постоянный магнит, способный поворачиваться на своей оси. онустанавливается в направлении действия суммарной магнитодвижущей силы всех трехобмоток. Магнит соединен со стрелкой прибора.
датчикавтомобиль магнитоэлектрический указатель
/>
Рис 2. Логометрическийуказатель:
а — электрическаясхема; б — векторная диаграмма магнитодвижущих сил обмоток; 1 — подвижныймагнит; 2 — неподвижный магнит; 3 – стрелка.
Величина силы тока 12в обмотках L2иL3постоянна,сила тока Ijвобмотке L1изменяетсяс изменением сопротивления датчика Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток F1fF2иF3равныпроизведению сил тока соответствующих обмоток на число витков обмоток. МДС повертикальной оси Fyсоздаетсятолько обмоткой L3Fy=F3;МДСпо горизонтальной оси Fxопределяетсяразностью МДС F) иF2,таккак зти обмотки включены встречно Fx=F1-F2.МДСF, по направлениюкоторой устанавливается постоянный магнит, равна геометрической сумме FyиFx. Нарис. 2, б представлена векторная диаграмма МДС для случаев, когда МДС FtбольшеF2(сопротивлениедатчика мало, ток ltвелик)и F2большеF^ (велико значениеи мало значение Ц). По векторным диаграммам видно, что суммарная МДС Fповорачиваетсяотносительно горизонтальной оси в зависимости от величины сопротивления датчикавлево или вправо, т.е. угол поворота магнита и связанной с ним стрелки приборастремится к 180°. Все более находят распространение логометры с переключениемобмоток электронной схемой, позволяющим расширить шкалу прибора почти до 360°.
/>
К особым достоинствамлогометра следует отнести независимость его показаний от величины напряженияпитания, так как с ростом напряжения, напри мер, токи всехоомоток, и следовательно, и их МДС возрастают пропорционально, так чтосуммарная 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 сопротивленияобмоток 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 RTотсутствует.На рис. 3. представлена конструкция логометра. Магнит может поворачиваться вокругсвоей оси, на корпус которой закреплена стрелка. Обмотки намотаны напластмассовый каркас. Магнитный экран предотвращает влияние внешних полей напоказания прибора. Возврат стрелки в нулевое положение при отключении приборапроисходит 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., СоколовВ.Г. Виды информации и датчики в системах транспортной телематики: Учебноепособие/ МАДИ. – М., 2008.-74с
3. Данов Б.А., Рогачев В.Д. Электронныеприборы автомобилей. – М.: Транспорт, 1994.