Сигналами
Датчики с унифицированными выходными сигналами выполняют непрерывное пропорциональное преобразование значения контролируемого параметра в выходной сигнал измерительной информации со стандартными, единообразными для датчиков различного назначения параметрами. Наибольшее применение в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами имеют датчики с унифицированными выходными сигналами постоянного тока с пределами 0…5 мА, 0…20 мА и 4…20 мА.
3.2.1 Измерительные преобразователи Сапфир-22
Измерительные преобразователи типа Сапфир-22 предназначены для контроля абсолютного и избыточного давления, разрежения и разности давлений нейтральных и агрессивных сред и преобразования контролируемого параметра в унифицированный токовый сигнал с одним из трех указанных выше диапазонов.
Преобразователь Сапфир-22 состоит из измерительного блока и электронного устройства. Конструкции измерительных блоков различны для датчиков разных назначений, а электронные блоки всех датчиков унифицированы. На рисунке 3.4 изображена схема датчика с одной из конструкций измерительного блока.
Рисунок 3.4 – Преобразователь давления «Сапфир - 22»
Мембранно-рычажный тензопреобразователь 1 размещен внутри основания 2 в замкнутой полости 3, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от контролируемой среды металлическими гофрированными мембранами 4. Мембраны 4 приварены по наружному контуру к основанию 2 и соединены между собой центральным штоком 5, который тягой 6 связан с концом рычага тензопреобразователя 1. Фланцы 7 с отверстиями для подвода контролируемого параметра крепятся к основанию 2 болтами; соединение уплотнено прокладками 8. Между фланцами 7 и мембранами 4 образованы камеры 9 и 10. Герметичным устройством ввовда с электрическими проводами 11 основание 2 соединено с электронным преобразователем 12.
Мембранно-рычажный тензопреобразователь 1 выполнен из монокристалла искусственного сапфира. Основным его элементом является тонкая пластина (мембрана), на верхней поверхности которой нанесены пленочные кремниевые тензорезисторы (структура КНС – «кремний на сапфире»).
Воздействие измеряемой разности давлений (большее подается в камеру 9, меньшее – в камеру 12) вызывает прогиб мембран 4, от которых через центральный шток 5 и тягу 6 передается на рычаг тензопреобразователя 1. Это приводит к изгибу (в пределах упругой деформации) мембраны тензопреобразователя и изменению сопротивления его тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронный преобразователь 12 по проводам через герметичный ввод 11.
Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 4 ложится на профилированную поверхность основания 2.
Электронный преобразователь 12 смонтирован на платах, размещенных внутри специального корпуса и включает в себя преобразователь изменения сопротивления тензорезисторов в выходной токовый сигнал, элементы, обеспечивающие работу преобразователя в заданных режимах, схему температурной компенсации и линеаризации выходной характеристики измерительного блока, элементы настройки параметров выходного токового сигнала.
3.2.2 Датчики давления МТ 100
Датчики давления МТ100 предназначены для непрерывного пропорционального преобразования давления (разрежения) газов и жидкостей в унифицированный токовый выходной сигнал. В зависимости от моделей, конструктивных особенностей и применяемых материалов, контактирующих с контролируемой средой, они могут быть использованы для агрессивных и коагулирующих сред.
Принцип действия МТ 100 заключается в воздействии измеряемого давления (непосредственно или через мембрану и шток) на тензопреобразователь, электрический сигнал которого при помощи электронного блока преобразуется в выходной сигнал 0…5 или 4…20 мА.
В отличии от приборов Сапфир-22 датчики МТ100 имеют меньшие габариты за счет объединения измерительного и электронного блоков в единую конструкцию и применения микросхем в электронном блоке.
