Аналіз вимірювальних перетворювачів довжини петлі розкату

Для контролю й виміру довжини петлі розкату розроблені різні вимірювальні пристрої, засновані на контактному й безконтактному способах виміру. Контактні вимірювальні перетворювачі величини петлі розкату за принципом дії діляться на електроконтактні і механічні. З безконтактних найчастіше застосовують ємнісні й фотоелектричні.

Контроль за положенням розкату в датчиків контактного типу здійснюється або по вимірнику та відхилення важеля, що контакту є з розкатом, або по контакту розкату з контрольними пластинами, установленими на петлевому столі. Досвід експлуатації датчиків цього типу показав низьку надійність системи в цілому при їхньому використанні для автоматичного керування довжиною петлі розкату на дротових станах. Датчики важільного типу часто виходять із ладу через зношування контактного ролика, а електроконтактні датчики мають більшу дискретність показань.

Ємнісні вимірювальні перетворювачі довжини петлі засновані на принципі виміру ємності конденсатора, утвореного, розкатом і вимірювальною антеною. Величина ємності характеризує положення розкату, а, отже, і довжину петлі розкату. Антеною ємнісного вимірювального перетворювача служить металевий аркуш спеціальної форми, установлений на ізоляторах у прорізі петлевого столу.

Змінюючи форму антени, можна реалізувати бажані залежності між стрілою прогину розкату й виходом вимірювального перетворювача.

Установка чутливого елемента-антени вимірювального перетворювача безпосередньо в місці контролю підвищує точність виміру.

Найбільш простими ємнісними перетворювачами є одне-або двуканальне, до складу яких входить одна або два робітничі ємності.

Одноканальні перетворювачі знайшли широке поширення в радіосхемах й у ряді простих вимірювальних пристроїв.

Незважаючи на трохи більшу конструктивну складність, у порівнянні із одноканальними, двоканальні ємнісні перетворювачі мають більшу стабільність при зміні зовнішніх умов температури, вібрації пластин та ін. У більшості випадків ємнісні вимірювальні перетворювачі контролюють малу величину ємності і для вимірів застосовують, в основному, високочастотні схеми. Широко розповсюджені схеми, засновані на вимірі власної частоти контуру при зміні ємності, вимірів відносного опору контуру, вимір і добротності контуру.

Точність вимірів у таких перетворювачах істотно залежить від стабільності параметрів живильних високочастотних генераторів.

Залежно від принципу виміру, петлі, фотоелектричні датчики діляться на фото імпульсні та позиційні.

Робота позиційного датчика величини петлі розкату заснована на застосуванні ряду фотоелементів, кожний з яких візується на певну частину зони загального діапазону переміщення петлі розкату. Електричні сигнали з фотоелементів надходять до електронного блоку датчика, вихідного, сигнал якого пропорційний числу засвічених фотоелементів. Фотоімпульсні датчики засновані на застосуванні розгорнення зображення для утворення світлового імпульсу, тривалість якого залежить від стріли прогину петлі розкату.

Залежно від конструктивного виконання пристрою, що розгортає, ці датчики можуть бути барабанного або вібраційного типу.

У фотоімпульсному вимірювальному перетворювачі величини петлі для дротових та дрібносортних станів з вібраційною системою, що розгортає, використається світлове випромінювання контрольованого розкату.

Перед фотоприймачем перебуває вібруюча шторка, що періодично відкриває й закриває отвір у діафрагмі, через яке фотоприймач засвічується випромінюванням прокату.

При рівномірному русі шторки час засвічення фотоприймача тим триваліше, чим більше стріла прогину петлі розкату. Світлові імпульси у фотодатчику перетворяться в електричні, потім підсилюються і

стабілізуються по амплітуді. Тривалість цих імпульсів пропорційна стрілі прогину розкату.

Відсутність обертових частин у вібраційному датчику підвищує його надійність. Однак при великій кількості циклів роботи погіршуються пружні властивості пружини й, отже, змінюються амплітуда і швидкість її переміщення, що призводять до зниження точності показань датчика. Датчик використовується тільки для контролю стріли прогину у вертикальній площині.

У фотоімпульсних датчиках барабанного типу як розвернутих пристроїв звичайно використають щілинні або дзеркальні барабани. На осі барабана розташовані два фотодіоди, один із яких засвічений від нерухомого освітлювача, розташованого у датчику, а другий – від випромінення смуги.

При обертанні барабану на фотодіоді, засвіченого від основного освітлювача, утворяться імпульси на початку відліку, частота яких пропорційна швидкості обертання барабану і числу щілин, але також і фотодіоді, засвіченому від випромінювання смуги, утворяться імпульси тієї ж частоти, але зрушені по фазі.

Це зрушення фаз пропорційне довжині петлі розкату. В електронній схемі імпульси перетворюють у напругу постійного струму, пропорційна вимірюваній стрілі петлі, і в лінійних блоках сигнал, пропорційний стрілі прогину, перетворює в сигнал, пропорційний величині петлі розкату.

Найбільш перспективним фотоімпульсним датчиком є прилад ROTA-SONDE TS2006 працюючий за принципом зондування і що реєструє вихідне від розкату інфрачервоне випромінювання.

Аналіз принципів побудови і роботи наведених вимірників величини петлі розкату дозволяє зробити наступні висновки:

1.Найбільш зручними у експлуатації є вимірювальні перетворювачі довжини петлі розкату типу приладу ROTA-SONDE TS2006.

2.Фотоелектричні перетворювачі типу приладу ROTA-SONDE TS2006 можуть вимірювати довжину петлі розкату при температурі 250º С.

3.Фотоелектричні перетворювачі мають більше високу чутливість і дозволяють без істотних витрат реалізувати будь-яку залежність між вхідною величиною і виходом вимірювального перетворювача.

4.Основним недоліком розглянутого перетворювача петлі є наявність обертових частин, що вимагає підвищеної уваги з боку обслуговуючого персоналу.

Таким чином, фотоелектричні перетворювачі величини петлі розкату задовольняють більшості вимог, пропонованих до вимірювальних схем, і при розробці простих і надійних методів корекції вихідної характеристики перетворювача можуть бути рекомендовані для використання в системах керування електроприводів чистових групп дротових станів, де застосовують горизонтальні петлеутворювальні столи.