Преобразователи и системы передач сигналов

Преобразователи – устройства служащие для преобразования входной величины в соответствующее значение выходного сигнала, удобного для дальнейшего преобразования или передачи его на расстояние.

Преобразователи бывают простые, состоящие из одного элемента и более сложные, состоящие из двух элементов: чувствительного элемента и преобразователя.

Пример простого преобразователя термопара – преобразователь;

Термоэлектрические преобразователи - термопары, как и термопреобразователи сопротивления, являются наиболее распространенными средствами измерения температуры.

Термоэлектрический метод измерения температуры основан на зависимости термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), развиваемой термопарой от температуры ее рабочего конца. ТермоЭДС возникает в цепи, составленной из двух разнородных проводников (электродов) А и В (рис. 2.1, а), если значения температуры мест соединения t и t₀ не равны (при равенстве температур термоЭДС равна нулю). Возникающая в цепи термопары ЭДС является результатом действия эффектов Зеебека и Томпсона. Первый связан с появлением ЭДС в месте спая двух разнородных проводников, причем величина ЭДС зависит от температуры спая. Эффект Томпсона связан с возникновением ЭДС в однородном проводнике при наличии разности температур на его концах.

Развиваемая термоЭДС зависит от значения обеих температур t и t₀, причем она увеличивается с ростом разности (t - t₀). В силу этого термоЭДС термопары условно обозначается символом E(t, t₀).

Рис.2.1. Цепи термопар: а — соединение двух проводников; б, в — варианты включения третьего проводника; г, д варианты включения измерительного прибора ИП

Если рассматривать термопару как преобразователь, то t – входной параметр х; E(t t₀) – выходной сигнал у. Функциональная схема приведена на рис. 2.2.

Примером сложного преобразователя может служить датчик давления – преобразователь (рис.2.3.) где:

-мембранная коробка – чувствительный элемент (ЧЭ);

-индукционная катушка со стержнем – промежуточный преобразователь (ПП);

- Р – входной параметр х;

- l – входной параметр х₁;

- U_вых (t t₀) – выходной сигнал у.

Рис.2.3. Устройство датчика давления – преобразователь и функциональная схема

Преобразователи, которые преобразуют непосредственно технологический параметр принято называть первичными или датчиками.

Вырабатываемые и используемые сигналы в преобразователях: электрические и пневматические.

По роду преобразования сигналов преобразователи разделяют на – электрические (электрический сигнал в электрический)

– пневматические (пневматический сигнал в пневматический)

– электро–пневматические (электрический сигнал в пневматический)

– пневмо–электрические (пневматический сигнал в электрический).

По роду преобразователя системы устройства разделяют на

– реостатные (оммические) – изменение параметра пропорционально изменению активного сопротивления – изменение индуктивности электрической системы при изменении параметра

– индукционные (индуктивные)

– дифференциально–трансформаторные – изменение параметра (перемещение сердечника) в трансформированне напряжение

– ферродинамические – изменение параметра (угловые перемещения) в ЭДС (синусоидальное напряжение)

– сельсинные

– пневматические.

По конструктивной схеме преобразователи различают на:

– мостовые схемы – применяют для измерения активного сопротивления, емкости и индуктивности

– компенсационные схемы (силовой и перемещения) – для измерения параметров, величина которых преобразуется в напряжение или давление

– дифференциальные схемы – для измерения сопротивления и напряжения.

К преобразователям относят и дистанционные передачи сигнала.