1 / 21

Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky

Snímače a meracie členy tlaku, sily a momentu princípy a vlastnosti. Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky. X skriptá SaP. PRS. 1. 13.9.2014. 1. Snímače a meracie členy (prevodníky, vysielače) tlaku. TLAK - jedna zo základných fyzikálnych veličín v technike

zeki
Download Presentation

Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Snímače a meracie členy tlaku, sily a momentu princípy a vlastnosti Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP PRS 1 13.9.2014

  2. 1. Snímače a meracie členy (prevodníky, vysielače) tlaku TLAK- jedna zo základných fyzikálnych veličín v technike Def.- podiel elementárnej sily dF pôsobiacej v smere normály na elementárnu kolmu plochu dSN, tj. p = dF/dSN (Pa) pevné látky - špecifický tlak p = F/SN kvapaliny - hydrostatický tlakp =  ·g·h (Pa) Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP PRS 2 13.9.2014

  3. prúdiace tekutiny- tlak kinematický pk alebo dynamický pd pk =pd = 1/2 · v2 (Pa) V sústave SI je základnou jednotkou tlakupascal(Pa), (francúzsky fyzik, matematik a filozof Blaise Pascal, 1623 až 1662) technická prax(kPa, MPa), podľa harmonizácie noriem (EU) ajbar 1 bar = 1·105 Pa Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP (skriptá SaP, prevodová tab.) PRS 3 13.9.2014

  4. Tlak sa udávavoči dvom vzťažným hodnotám, absolútna tlaková nula alebo atmosférický (barometrický) tlak (fyzikálna hodnota normálneho barometrického tlaku prepočítaná na 0 °C a na hladinu mora je101 325 Pa). Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky V praxi sa meria sa hlavnestatický pretlak Xskriptá SaP PRS 4 13.9.2014

  5. Základné tvary deformačných prvkov tuhá membrána mäkká membránavlnovec ( 1až 3 mm, do MPa, Tp 0,1)( 1až 5 cm,do 3,5 MPa, Tp 2, lin.) (oceľ, posun mm, do 500 kPa, Tp 0,5) Priame meranie- špeciálne: dynamický tlak, piezoelektrický prvok Nepriame meranie- cez deformačný prvok Klasické MČ Buor.r., membrána, vlnovec Senzory tlaku votknutá tuhá membrána,  1až 3 mm Bourdonova rúrka kov. zliat., 100 kPa až MPa, Tp 2,5 Xskriptá SaP PRS 5 13.9.2014

  6. Piezorezistívne snímače tlaku • piezorezistencia v polovodiči a difúznej vrstve polovodiča, tj. zmena vodivosti vplyvom mechanického namáhania  rezistivita,zmeny geometrických rozmerov a zmena kryštalografickej orientácie vlastného tenzometra,polovodičové tenzometre, (až 80% MČ tlaku) • deformačný člen - tuhá membrána z polovodiča(Si), difundované tenzometre, mostíkové zapojenie na membráne • miniatúrne (až subminiatúrne) snímače tlaku • lepšie mechanické vlastnosti membrány (linearita, hysteréza, dopružovanie a pod.) • väčší počet piezorezistívnych prvkov - väčšia citlivosť, diferenciálne zapojenie – výhody!!! • väčší frekvenčný rozsahsnímača Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky PRS 6 13.9.2014

  7. Platí: Piezorezistívne snímače tlaku Odporová tenzometria (skriptá)materiál: kovové, polovodičové Princíp  je Poissonovo číslo (od 0 do 0,5) Xskriptá SaP  /., K- koeficient deformačnej citlivosti jepiezorezistívny koeficient

  8. Ovplyvňujúce (poruchové) veličiny Teplota - rozťažnosť tenzometra a podložky, zmena elektrického odporu, (nelinearita - polovodičové) samokonpenzujúce tenzometre Typy Xskriptá SaP

  9. Konštrukcia a el. zapojenie Kremíkový snímač tlaku konštrukcia usporiadanie diferenciálne zapojenie -2x (linear., kompen., citlivosť) Xskriptá SaP

  10. Kapacitné snímače tlaku • Princíp - zmena kapacity snímača tlaku, meracieho kondenzátora • Deformácia polovodičových (kremík), izolačných a kovových votknutých membrán a tenkovrstvových nosníkov • Väčšina snímačov je riešená ako diferenciálna – výhody !!! • Súčasnosť –IO vyhotovenie (senzory tlaku), techn. IO, miniaturizácia • vysoká citlivosť • malé rozmery • nižšia cena • vyhotovenie s vyhodnocovacími obvodmi • nižšia presnosť a opakovateľnosť Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP PRS 10 13.9.2014

  11. Kapacitné snímače tlaku FunkciaDeformačný člen (votknutá polovodičová, kovová membrána alebo nosník) spojený aspoň s jednou elektródou snímacieho kondenzátora Konštrukcia a el. zapojenie Diferenciálny kapacitný snímač tlaku Xskriptá SaP

  12. Diferenciálne zapojenie kapacitného snímača posunutia Kapacitný snímač tlaku diferenciálne zapojenie - linear., kompen., 2x citlivosť Xskriptá SaP PRS 12 13.9.2014

  13. Snímače a meracie členy sily • Meranie síl sa vyžaduje pri: • zrýchľovaní hmôt • meraní tiaže, resp. hmotnosti • pri pôsobení zaťaženia a pri deformáciách materiálov Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Newtonov zákon: Tiažovásila: Jednotka sily je newton (N)1N= 1 kg.m.s-2 Xskriptá SaP PRS 13 13.9.2014

  14. Nepriame meranie síl • Transformácia meranej sily na elektrický výstupný signál • pomocou pružného (deformačného) prvku, ako pri tlaku • Pružné členy: • tlakové (ťahové) deformačné prvky • ohybové deformačné prvky • šmykové deformačné prvky(skriptá) Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP  Membránový snímač tlaku s prevodom na deformáciu stĺpika s meracími tenzometrami Snímač tlakovej sily s kompenzačnými tenzometrickými snímačmi alebo snímačmi ťahu (R1, R3) a „pracovnými“ snímačmi tlaku (R2, R4)  PRS 14 13.9.2014

  15. Pre menšie sily: - odľahčený tvar pružného prvku - s tenzometrami na najviac deformovaných miestach Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky • vytvára zvýšené mechanické napätie na ohyb (ťah, tlak) • lepšie deformačné pomery • tenzometre umiestnené vo vnútri telesa sú chránené voči vonkajšiemu • poškodeniu Xskriptá SaP PRS 15 13.9.2014

  16. Snímače a meracie členy momentu sily • Krútiaci moment silyje príčinou uhlového zrýchlenia (spomalenia) telies, resp. ich deformácie • Ohybový moment – napr. deformácia votknutého nosníka Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky  - uhlové zrýchlenie telesa J – momentom zotrvačnosti F – sila r – rameno sily Jednotka momentu sily jenewtonmeter [N.m] Xskriptá SaP PRS 16 13.9.2014

  17. Meranie momentu(krútiaceho) –slúži na určovanie okamžitého výkonu strojov a meranie ich účinnosti(P = k.MK.n) • Použitie – v automatizačnej technike – kinematické systémy • určovanie vlastností akčných členov • robotické systémy – nepriame sledovanie silových pomerov vo výstupnej hlavici • Snímače podľa typu výstupného signálu: • mechanické snímače • elektrické snímače - vysoká presnosť merania - dynamické snímanie momentu - najčastejšie použitie • optické snímače – perspektívne riešenia Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP PRS 17 13.9.2014

  18. Typy snímačov: • Odporové snímače - najpoužívanejšie • Fotoelektrické a kapacitné • Indukčné - poloha • Magnetické  Príklad snímania ohybového momentu od sily F Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Xskriptá SaP Meranie krútiaceho momentu na otáčajúcom sa hriadeli – tenzometrický mostík PRS 18 13.9.2014

  19. Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky Príklad optoelektronického snímača krútiaceho momentu Xskriptá SaP PRS 19 13.9.2014

  20. Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky PRS 20 13.9.2014

  21. Prvky riadiacich systémov Snímače a prevodníky PRS 21 13.9.2014

More Related