Принцип работы датчиков давления, расхода и уровня: объясняем во всех подробностях

Иногда многим людям может потребоваться измерить давление. Для этого необходимо использовать датчики давления. Их принцип работы основан на преобразовании давления в механическое перемещение.

Кроме, механических систем, для измерения давления также могут использоваться механические и тепловые системы.

Датчики давления

Большинство датчиков давле­ния строятся на принципе преобразования давления в механическое перемещение. Кроме механических систем, в которые входят мем­браны и трубчатые пружины, для измерения давления применяются также электрические и тепловые системы.

Устройство и работа датчика давления.

К датчикам давления с механическими воспринимающими органами относятся:

• жидкостные датчики давления (U-образные системы);
• поршневые системы;
• пружинные системы: а) мембранные (плоские, гофрированные, мягкие); б) сильфоны; в) манометрические трубчатые пружины.

Рассмотрим устройство некоторых наиболее часто встречающихся датчиков давления.

Наиболее широко применяются пружинные датчики давления. Действие их основано на возникнове­нии упругой деформации пру­жины, являющейся чувстви­тельным элементом прибора. Деформация возникает при измене­нии давления внутри или снаружи пружины. Изменение формы элемента передается на подвижную часть прибора со стрелкой, перемещающейся по шкале, при снятии давления чувствительный элемент принимает первоначальную форму.

Рисунок 1. Виды пружинных датчиков давления.

В технических манометрах и вакуумметрах обычно применяются упругие пружины: одновитковые, многовитковые, плоские мембраны и сильфоны (гармониковые мембраны).

На рис. 1 показаны виды пружинных датчиков давления.

Одновитковая трубчатая пружина (а) согнута по дуге почти в форме окружности приблизительно на 270°. В сечении пружина имеет вид эллипса. Изготовляется она из латуни (или стали — для больших давлений). Один конец пружины запаян и является свободным. Второй конец пружины неподвижен, и к нему подводится измеряемое давление р. Давление вызывает деформацию пружины и переме­щение ее свободного конца.

Раскручивание пружины происходит по следующей причине. При увеличении внутреннего давления эллиптическое сечение стре­мится принять круглую форму, т. е. малая ось эллипса начинает увеличиваться, а большая — уменьшаться. В результате возникают напряжения, которые будут раскручивать трубчатую пружину. Свободный конец пружины при этом будет перемещаться пропор­ционально давлению внутри нее. Таким образом, измеряемое дав­ление преобразуется в механическое перемещение свободного конца пружины. Величина этого перемещения обычно составляет 5—7 мм.

Многовитковая трубчатая пружина (б) имеет 6-9 витков диаметром около 30 мм. Перемещение свободного конца пружины значительно больше (до 15 мм), чем у одновитковой пружины. Гораздо большим является здесь и тяговое усилие.

Рисунок 2. Схема датчика давления типа МЭД.

Обычно датчики в виде одновитковой трубчатой пружины применяются в показываю­щих приборах, а датчики в виде многовитковых трубчатых пружин — в самопишущих. Это объясняется тем, что в самопишущих при­борах датчик должен обладать большим усилием, достаточным для преодоления трения не только в сочленениях передаточно-множительного механизма, но и трения пера о бумагу.

Плоская гофрированная мембрана (в) используется или от­дельно, или в коробке из двух гофрированных мембран. Приме­няется также мягкая мембрана из плоской прорезиненной ткани, соединенной с плоской калиброванной пружиной.

Гармониковая мембрана — сильфон (г) представляет собой цилиндрическую коробку со стенками, имеющими равномерные поперечные складки (гофры). Измеряемое давление подается внутрь сильфона или снаружи его.

По сравнению с плоской мембраной и мембранной коробкой гармоникообразная мембрана обладает наибольшей чувствитель­ностью.

Рисунок 3. Схема ротаметра с индуктивным датчиком.

Сильфонные приборы предназначаются для измерения и записи избыточного давления и разрежения. Кроме того, эти приборы ис­пользуются в качестве вторичных приборов к устройствам, снаб­женным приспособлением для пневматической передачи показаний на расстояние.

Пружинные датчики давления в схемах автоматизации преобра­зуют механическое перемещение в электрический сигнал при по­мощи индуктивного, реостатного или контактного датчиков.

На рис. 2 приведена схема датчика давления типа МЭД. Давление, воспринимаемое трубчатой манометрической пружи­ной 1, преобразуется в перемещение конца манометрической труб­ки. Это перемещение передается плунжеру трансформаторного датчика 2. Вторичным прибором является прибор типа ЭПИД.

Датчики расхода бывают механические, термические, ионизационные, индукционные, акустические.

Механические датчики расхода разделяются на датчики пере­менного и постоянного перепада, а также датчики со сливным от­верстием.

Рисунок 4. Схема поплавкового дат­чика уровня с реостатным датчиком.

Датчики расхода переменного перепада действуют по принципу возникновения перепада давления в сужающем устройстве, которое устанавливается на пути движущейся среды. Пере­пад давления является здесь функцией расхода. Сужающее устройство является воспринимающим органом датчика расхода.

Датчики расхода постоянного перепада (ротаметры) используют сужающие органы для регулирования сечения с целью поддерживания постоянным пере­пада давления.

На рис. 3 приведена схема ротаметра с индуктивным датчиком. Ротаметр состоит из ко­нической трубки 1 и поплавка 2. При движении жидкости или газа в кольцевом зазоре между поплавком и стенками трубки создается перепад давления, который создает силу, действующую навстречу силе веса поплавка. Положение поплавка в конической трубке определяется величиной расхода.

Ротаметры выполняются как показывающие приборы и как дат­чики. Обмотка индуктивного датчика помещена снаружи на трубке сопла. Железный поплавок является сердечником катушки 3 индуктивного датчика. При изменении расхода поплавок переме­щается и изменяет индуктивность катушки, таким образом расход преобразуется в электрический сигнал.

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Оформить еще одну заявку

Датчики уровня

В последнее время наиболее распространенными устройствами считаются поплавковые датчики. Поплавковый датчик будет состоять из: поплавка, промежуточного и выходного органа. Поплавок – это орган, который позволяет воспринимать уровень жидкости. Преобразующий орган позволяет механическое воздействие выходному органу.

Датчики уровня могут быть основаны на измерении веса и гидростатического давления, а также на использовании электрических свойств жидкости.

Отечественная промышленность старается выпускать датчики давления разнообразного типа. Теперь вы точно знаете, принцип работы датчиков давления, расхода и уровня. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

электромагнитное реле.

На какие параметры нужно обращать внимание при покупке датчиков давления

1. Вид давления. Очень важно понимать какой вид давления необходимо измерять. Существует 5 типов: абсолютное, дифференциальное(относительное), вакуум, избыточное, барометрическое. Для лучшего понимания разницы между ними, рекомендуем прочитать статью «виды давления».
2. Диапазон измеряемого давления.
3. Степенью защиты прибора. В разных отраслях использования датчиков будут разные условия эксплуатации, для которых необходимы разные степени защиты от проникновения воды и пыли. Определитесь, какую степень защиты электроприбора нужно выбрать именно вам.
4. Наличие термокомпенсации. Температурные эффекты, такие как расширение материалов, могут наложить достаточно сильные помехи на выходные показания датчика. Если у вас происходят постоянное изменение температуры измеряемой среды, то термокомпенсация необходима. Обратите также внимание на границы температур. Например, у датчика ST250PG2BPCF есть термокомпенсация в пределах от -40 до 100 градусов Цельсия.
5. Материал. Материал может оказать решающую роль при использовании датчика в агрессивных средах, в таком случае необходим выбор материала с высокой коррозийной стойкостью.
6. Вид выходного сигнала. Важно определиться какой вид нужен вам. Аналоговый или цифровой? Если аналоговый, то какие диапазоны выходных сигналов и сколько проводов? Например, диапазоны могут быть 4…20 мА.

Производители и дилеры

В нашем каталоге представлены датчики давления, которые можно приобрести у следующих производителей и дилеров: Honeywell International, Компэл, Freescale Semiconductor, Inc, Omron Electronics LLC, ST Microelectronics, BD Sensors RUS.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Что такое фазометр?... Виды кусачек для электромонтажных работ... Электромагнитное реле и его разновидност... Принцип работы термопары (видео)...