схема подключения, типы, принцип работы
Электроконтактный манометр — это морально устаревший, но простой и надежный прибор для управления электрической нагрузкой в зависимости от измеряемого давления. Он представляет собой обычный стрелочный манометр, дополненный двумя стрелками, задающими величину давления включения (Рвкл) и давления отключения (Роткл), и контактными группами, замыкаемыми или размыкаемыми основной стрелкой. Такие устройства применяют в компрессорах и системах поддержания постоянного давления.
Принцип работы электроконтактных манометров
Принцип действия электроконтактного прибора очень прост. Стрелка манометра является подвижным контактом, неподвижные контакты установлены так, чтобы стрелка касалась их при достижении в системе (Рвкл) или (Роткл). При этом, исходя из исполнения конкретной модели, происходит размыкание либо замыкание соответствующей электрической цепи, управляющей мотором компрессора или электромагнитным клапаном. На каждый электроконтактный манометр нанесена маркировка, описывающая его разновидность и характеристики.
Использование, преимущества и недостатки электроконтактных манометров
Устройства весьма популярны в различных отраслях промышленности и инфраструктурных систем:
- Технологические установки.
- Машиностроительные станки.
- Генерация и распределение тепла.
- Водопроводные сети.
- Компрессорная техника.
- Промышленные холодильники.
Электроконтактные приборы обладают рядом важных преимуществ по сравнению со своим функциональным конкурентом- реле давления. К ним относятся:
- Не требуется отдельного соединения для подключения манометра.
- Простота настройки пределов срабатывания, не нужны специальные инструменты.
- Четкая визуализация настроек.
Есть у устройства и недостатки:
- Малый предельный ток, который электроконтактный прибор может коммутировать. Это ограничивает мощность нагрузки. Для больших нагрузок манометр будет только сигнализирующим элементом, его приходится использовать для управления более мощными коммутационными приборами.
- Высокая цена. Стоит примерно втрое дороже реле. (Зато не надо тратиться на отдельный манометр).
Контактный манометр удобно использовать в случаях небольшой мощности нагрузки и отсутствия современной электронной системы автоматики.
Устройство электроконтактного манометра
Конструктивно устройство представляет собой доработанный стрелочный манометр. Отличия заключаются в следующем:
- Ось стрелки индикатора изолирована от корпуса, деталей электроконтактного прибора и шкалы.
- На циферблате добавлены две стрелки, задающие (Рвкл) и (Роткл)Их можно перемещать по шкале.
- Эти стрелки находятся на одной оси с главной индикаторной стрелкой, места их крепления изолированы друг от друга,
- Индикаторная стрелка вращается независимо от задающих.
- К подшипникам крепления стрелок подведены токоведущие ламели, электрически присоединенные к соответствующей стрелке. С другой стороны ламели выведены в контактную группу.
- Провода могут монтироваться к клеммам внутри корпуса, а могут выводиться наружу пучком со смонтированным разъемом на конце.
Иногда стрелку, задающую (Рвкл), делают синего цвета, а стрелку для (Роткл)- красного. Но у большинства моделей обе стрелки синие, и их различают по положению на шкале: (Рвкл) всегда левее. Подключение оборудования к электроконтактному манометру проводится в зависимости от варианта его исполнения.
Для различных потребителей и коммутационных схем выпускается несколько разновидностей (исполнений) устройства:
- Одноконтактное нормально разомкнутое.
- Одноконтактное нормально замкнутое.
- Двухконтактное, оба нормально замкнутых.
- Двухконтактное, оба нормально разомкнутых.
- Двухконтактное, один нормально замкнутый, другой- нормально разомкнутый.
- Двухконтактное, один нормально разомкнутый, другой- нормально замкнутый.
С помощью подбора нужного варианта исполнения можно обойтись без дополнительных инвертирующих реле, усложняющих и удорожающих электрическую схему оборудования и повышающих вероятность его отказа.
Схема подключения электроконтактного манометра
Наиболее популярные среди потребителей схемы устройства — двухконтактные.
В широко используемых приборах отечественного производства серии ДМ версию определяют по цветам задающих стрелок:
- Версия 3 (Рвкл)- синяя и (Роткл)- красная.
- Версия 4 (Рвкл)-красная и (Роткл)-синяя.
- Версия 5- обе стрелки синие.
- Версия 6- обе стрелки красные.
У прибора четыре пронумерованных вывода:
- Общий.
- (Рвкл).
- (Роткл).
- Земля.
Выводы промаркированы на разъеме, расположенном на кожухе прибора, в ответной части разъема маркировки нет.
Электроконтактный манометр своими руками
В основе конструкции электроконтактного манометра лежит обычный стрелочный манометр для измерения давления. Если подходящего устройства нет под рукой, или стоимость его представляется слишком высокой, то можно попробовать изготовить такой электроконтактный прибор самостоятельно.
Для этого потребуется:
- Исправный стрелочный манометр.
- Две жестяные полоски размером 3×15 мм.
- Проводки разного цвета.
- Двухсторонний скотч, самый тонкий из доступных.
- Паяльник, припой, канифоль или паяльная кислота.
- Дрель.
- Пассатижи, шило, тиски.
Последовательность операций по изготовлению следующая:
- Шилом или тонкой отверткой поддеть стопорное кольцо, фиксирующее стекло.
- Вынуть кольцо, стекло и уплотнительную прокладку.
- Закрепит корпус в тисках через прокладки, просверлить в нем два отверстия так, чтобы проводки проходили в них с небольшим зазором.
- Вырезать две жестяные полоски и согнуть их концы так, чтобы длина короткой части была больше, чем расстояние от стрелки до циферблата.
- К другому концу каждой полоски припаять проводок, тщательно залудив место пайки.
- Разместить полоски на циферблате так, чтобы стрелка касалась загнутой части в месте, соответствующем (Рвкл) или (Роткл).
- Проверить качество контакта омметром или контрольной лампочкой.
- Приклеить двухсторонним скотчем пластинки к циферблату.
- Проводки вывести через отверстия.
Далее следует установить на место уплотнительную прокладку и стекло и зафиксировать его стопорным кольцом. Общий провод можно присоединить к любой металлической детали устройства. Контактный манометр, изготовленный своими руками, готов к работе. Степень электробезопасности такого технического решения остается под сомнением, поэтому лучше избегать прикосновений к проводящим деталям работающей установки.
Федеральное агентство воздушного транспорта московский государственный
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Кафедра авиационного радиоэлектронного оборудования
Иркутского филиала МГТУ ГА
И.Г.Голованов
АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Часть 1
ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
ПОСОБИЕ
по выполнению лабораторных работ № 1, № 2, № 3
для студентов V курса
специальности 1310
заочного обучения
Москва — 2005
ББК
В 14
Рецензент: к.т.н., доцент Мишин С.В..
Голованов И.Г.
В 14 Авиационные приборы и информационно-измерительные системы, пособие по выполнению лабораторных работ.
-М.:МГТУ ГА, 2005. -30с
Данное пособие издаётся в соответствии с учебным планом для студентов V курса специальности 131000 заочного обучения.
Рассмотрено и одобрено на заседаниях кафедры 21.12.2005г. и методического совета 02.06.2005 г.
© Московский государственный
технический университет ГА, 2005
Введение
С каждым годом возрастает роль воздушного транспорта в экономике РФ. Постоянный и непрерывный количественный и качественный рост авиационной техники превращает воздушный транспорт в массовое средство перевозок.
Успешное применение самолётов и вертолётов возможно лишь при обеспечении безопасности полётов, которая определяется надёжностью работы авиационной техники на земле и в воздухе.
Дисциплина “Авиационные приборы и информационные системы” формирует знания по эксплуатации авиационного приборного оборудования воздушных судов.
Этому способствует лабораторный практикум, который закрепляет теоретический материал, формируя практический навык по эксплуатации авиационных приборов.
Данная дисциплина включает в себя следующие комплексы лабораторных работ:
Исследование приборов контроля работы авиационных двигателей и агрегатов воздушных судов.
Исследование приборов и систем измерения высотно-скоростных параметров.
Исследование основных свойств трёхстепенного астатического гироскопа.
Общие методические указания
Первый комплекс лабораторных работ составляет:
Исследование авиационных манометров.
Исследование авиационных термометров.
Исследование авиационных тахометров.
Исследование топливоизмерительной системы.
Исследование измерителя вибраций, указателя положения и комбинированные приборы.
В настоящем выпуске представлены лабораторные работы № 1, 2, 3 “Приборы контроля силовых установок воздушных судов”.
Силовая установка является основным элементом любого воздушного судна. Для выдерживания заданных режимов работы силовых установок воздушных судов необходим контроль её выходных параметров. С этой целью используют приборы визуального контроля. К приборам визуального контроля работы силовой установки относятся:
– термометры выходящих газов;
– термометры жидкостей;
– манометры, измеряющие давление жидкостей и газов;
– сигнализаторы давлений жидкостей и газов;
– тахометры, измеряющие скорость вращения вала авиадвигателя.
Цель лабораторных работ “Приборы контроля силовых установок воздушных судов”: изучение принципа действия, технических и эксплуатационных характеристик, устройства и основных правил технического обслуживания.
Изучение приборов контроля силовых установок воздушных судов выполняется в следующей последовательности: Назначение. Комплект. Структурная (функциональная) схема. Принцип работы. Устройство (блоков, узлов). Порядок включения, регулировки, настройки. Размещение на борту воздушного судна. Основные правила технической эксплуатации.
Порядок выполнения лабораторных работ
Выполнение лабораторных работ включает три этапа:
— подготовку к работе;
— изучение приборов контроля двигателя;
— оформление отчёта и сдачу зачёта.
Подготовка к работе
При подготовке к очередному занятию в лаборатории студент обязан:
– ознакомиться с описанием предстоящей лабораторной работы;
– изучить соответствующий теоретический материал по рекомендованной
литературе;
– изучить основные технические и эксплуатационные характеристики
приборов контроля силовых установок;
– изучить назначение, комплект, размещение, функциональную схему и
особенности технического обслуживания приборов контроля двигателей;
– подготовить ответы на контрольные вопросы;
– подготовить бланк отчёта по выполненной работе.
В процессе подготовки к лабораторной работе студент должен глубоко уяснить функционирование приборов контроля основных установок, основное внимание, уделив вопросам назначения, принципа действия, порядку включения и методике проверки работоспособности.
Перед выполнением очередной лабораторной работы студент обязан представить правильно оформленный отчёт о предыдущей работе и показать удовлетворительные знания теоретического материала предстоящей работы.
На рабочем месте студент должен ознакомиться с размещением органов включения электрического питания (27В; 36В; 115В; 220В и др.) и приборов контроля питания, затем изучить размещение на стенде изучаемых приборов, органов управления КПА, шкал приборов и методы индикации.
По техническим описаниям и функциональным схемам изучают работу приборов контроля силовых установок, принципы технического обслуживания и контроля работоспособности.
Подключение питающих напряжений к лабораторной установке производится с разрешения преподавателя или инженера, ответственного за лабораторию. Перед включением по контрольным приборам необходимо убедиться в соответствии нормам питающих напряжений, указанным в руководстве по технической эксплуатации. После проверки работоспособности проверяют основные технические параметры с помощью специальной КПА.
Оформление работы и сдача зачёта
По каждой лабораторной работе студент оформляет индивидуальный отчёт. Отчёт может быть оформлен на бланках, отдельных для каждой лабораторной работы, или в тетради, заполняемой по мере выполнения лабораторных работ.
Отчёт должен включать в себя:
Титульный лист, содержащий:
– название института, кафедры, лаборатории;
– номер лабораторной работы и её название;
– номер учебной группы, фамилию и инициалы студента;
– дату выполнения работы.
Цель работы.
Основные теоретические положения, относящиеся к выполняемой работе.
Назначение, основные технические характеристики, комплект, структурную (функциональную) схему, краткое описание работы, методику проверки работоспособности и основные параметры приборов контроля силовой установки.
Краткие выводы по результатам исследования.
Отчёт должен быть лаконичным, материал следует излагать с соблюдением норм правописания (допустимы лишь общепринятые сокращения).
При всех величинах, как в тексте, так и в результатах исследований должны быть проставлены единицы измерения. Структурные (функциональные) схемы должны быть вычерчены аккуратно, с соблюдением ГОСТа. Выводы по лабораторным работам должны быть краткими и непосредственно вытекать из материалов исследования.
Каждая выполненная работа защищается или в день выполнения или на очередном лабораторном занятии.
Правила техники безопасности
Допуск студентов к занятиям в лаборатории производится только после ознакомления их с инструкцией по технике безопасности, о чём свидетельствует роспись студентов в лабораторном журнале.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
“Проверка погрешности измерителя температуры ИТ-2Т”
Цель работы: Изучение тактико-технических данных, принципа действия и методик проверки измерителя температуры ИТ-2Т.
1. Общие сведения
Измеритель температуры ИТ-2Т серия 2 (в тропическом исполнении) предназначен для измерения температуры газов авиационных двигателей в условиях полёта и на земле при получении сигнала (по термоЭДС) от четырёх последовательно соединённых термопар градуировки НК-С4 (любой из трёх групп градуировки) по ГОСТ 6071-51.
Измеритель устанавливается на амортизированной приборной доске и работает с термопарами Т-99-1.
. Тактико-технические данные измерителя
Диапазон измерения измерителя от 300 до 900ºС. Рабочий диапазон от 450 до 750ºС. Цена деления шкалы точного отсчёта 1ºС, цена деления шкалы грубого отсчёта 20ºС.
Погрешность измерителя ИТ-2Т серии 2 относительно сигналов (термоЭДС) четырёх последовательно соединённых термопар типа Т-99-1 градуировки НК-СА при нормальных условиях не превышает: ± 3ºС в рабочем диапазоне измерения и ± 4ºС – в остальном диапазоне измерения. Градуировочная погрешность термоЭДС термопар Т-99-1 составляет ± 4ºС в рабочем диапазоне измерения.
Вибрационные нагрузки до 1,1 g в диапазоне частот 10÷200 Гц при амплитуде не более 1 мм.
Колебание стрелок не более ± 3ºС.
Сопротивление внешней цепи (термопар и соединительных проводов) не более 10 Ом.
Измеритель работоспособен:
– в условиях пониженного атмосферного давления до 15 мм рт.ст.;
– повышенной относительной влажности до 98%;
– на высоте до 25000 метров.
Температура среды, окружающей измеритель, от – 60ºС до +60ºС.
Питание измерителя: переменный ток 115 В ± 5% частотой 400 Гц(–5; +7)%.
Измерители взаимозаменяемы.
Вес измерителя не более 1,5 кг.
Габариты измерителя 85х85х228 мм.
Состав изделия
В условиях эксплуатации измеритель работает с 12 термопарами Т-99-1, соединёнными по параллельно-последовательной схеме: 3 параллельных группы термопар, в каждой группе 4 термопары соединены последовательно.
В состав изделия входит:
— измеритель ИТ-2Т серии 2 – 1 шт;
— термопара Т-99-1 – 12 шт.
Устройство и работа прибора
Принцип действия измерителя основан на компенсационном методе измерения термоЭДС термопары.
Принцип действия
Термометр, структурная схема которого приведена на рис. 1.1, состоит из следующих изделий:
Рис. 1.1. Структурная схема термометра
Блок последовательно — параллельно соединённых термопар типа Т-99-1, устанавливаемых на двигателе, являющийся датчиком ЭДС, пропорциональной измеряемой температуре.
Измеритель температуры ИТ-2Т серии 2, отдельные узлы которого выполняют следующие функции:
схема сравнения – выдаёт разностное напряжение между напряжением термопар и компенсационным напряжением;
преобразователь – преобразует постоянное напряжение в переменное частотой 400 Гц;
усилитель напряжения и мощности – усиливает напряжение рассогласования;
двигатель – реверсивный двигатель отработки разностного напряжения;
редуктор – привод движка потенциометра;
индикаторное устройство – отсчёт показаний измеряемой температуры.
2. Измерение параметров погрешностей указателя термометра ИТ-2Т
2.1. Определение погрешности показаний измерителя температуры относительно стандартных измерительных приборов
Методика проверки
Схема проверки измерителя ИТ-2Т серия 2 с помощью стандартных измерительных приборов изображена на рис.1.2.
Рис 1.2. Схема проверки измерителя ИТ-2Т серия 2 с помощью стандартных измерительных приборов
Выдержать измеритель в течение 1 часа при температуре +25 ±10ºС.
Собрать схему проверки (согласно рис. 1.2), в состав которой входят:
– У1 – потенциометр постоянного тока класса 0,02;
– У2- источник регулируемого напряжения ИРН-64;
– Б1 – нормальный элемент ІІ класса;
– Б2,Б3 – гальванический элемент с напряжением 1,5 В;
– ИП – гальванометр М-195;
– В – выключатель;
– Ш – вилка 2 РМГД24Б10Ш5Е2.
Установить переключатель групп градуировок термопар измерителя на выбранную градуировку, совмещая стрелку переключателя с обозначением нужной градуировки, нанесённой на крышке основания.
Включить измеритель в схему проверки.
Подготовить потенциометр “У” к измерениям согласно его описанию и правилам пользования.
Выключателем “В” включить питание измерителя.
С помощью “ИРН” установить стрелку измерителя на проверяемую отметку шкалы: проверяемые отметки шкалы: 350; 450; 600; 750; 850ºС.
На потенциометре установить напряжение в мВ, соответствующее проверяемой отметке шкалы согласно табл. 1.1, учитывая группу градуировки, при этом установить переключатель групп градуировок термопар измерителя на выбранную градуировку, совмещая стрелку переключателя с обозначением нужной градуировки, нанесённой на крышке основания.
Таблица 1.1
Тип градуировки | Отметка шкалы | ||||
350 | 450 | 600 | 750 | 850 | |
Напряжение в мВ | |||||
1-я градуировка | 3,69 | 10,00 | 21,72 | 33,88 | 41,96 |
2-я градуировка | 3,68 | 9,72 | 21,44 | 33,860 | 41,68 |
3-я градуировка | 3,40 | 9,44 | 21,16 | 33,32 | 41,40 |
Включить потенциометр на измерение.
Вращая ручку “ИРН”, добиться, чтобы стрелка гальванометра находилась на нулевой отметке.
Снять показания измерителя.
Разность между показанием измерителя и значением температуры проверяемой отметки шкалы составляет погрешность на данной отметке шкалы.
Измеритель считается годным для эксплуатации, если погрешность в рабочем диапазоне не превышает ± 3ºС; в остальном — ± 4ºС, а колебания стрелок не более ± 3ºС.
По результатам измерения заполняется табл. 1.2.
Таблица 1.2
№ п/п
1-я градуи-ровка, мВ
Отметка шкалы, ºС
Показания измерителяя
2-я градуи-ровка, мВ
Отметка шкалы, ºС
Показания измерителя
3-я градуи-ровка, мВ
Отметка шкалы,ºС
Показания измерителя
1
3,96
350
3,68
350
3,40
350
2
10,0
450
9,72
450
9,44
450
3
21,72
600
21,44
600
21,16
600
4
33,89
750
33,6
750
33,32
750
5
41,96
850
41,68
850
41,40
850
Принципиальная схема — манометр — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Принципиальная схема — манометр
Cтраница 1
Принципиальная схема манометра с упорным контактом для сигнализации предельных давлений показана на фиг. [1]
Принципиальная схема манометра с многовитковой винтовой трубчатой пружиной показана на рис. 2.31. Манометры с многовитковой трубкой отличаются от одновитковых формой рабочего органа, имеющего вид цилиндрической ( винтовой) спирали с 6 — 9 витками, свернутой из плоской трубки. Эту трубку можно рассматривать как ряд одновитковых трубок, соединенных последовательно. Поэтому перемещение свободного конца трубки и величина вращающего момента значительно больше, чем у одновиткового манометра. Манометры с многовитковой трубкой применяют, главным образом, как самопишущие приборы, приборы с передачей показаний на расстояние и приборы для сигнализации и регулирования. [3]
Принципиальная схема аэродинамического манометра показана на фиг. Электродвигатель / вращает с постоянной скоростью крыльчатку. [6]
Принципиальная схема манометра Мак-Леода
На рис. VI.3 приведена принципиальная схема манометра. [9]
На рис. 9.8 изображена принципиальная схема манометра с индуктивным преобразователем. [11]
На рис. 2.10 показана принципиальная схема колокольного пневматического манометра типа ДКО-П. Прибор предназначен для непрерывного преобразования перепада давлений, вакуума или избыточного давления газа в пневматический сигнал. [12]
На рис. 2.23 показана принципиальная схема сильфонного пневматического манометра абсолютного давления типа МАС-П. Манометр предназначен для непрерывного преобразования абсолютного давления газа в пропорциональный пневматический сигнал дистанционной передачи. Выпускается двух типоразмеров: МАС-П1 и МАС-П2 на одиннадцать различных пределов измерения. [14]
В уравнения измерений жидкостных манометров в зависимости от их точности необходимо вводить поправки, учитывающие отклонения условий эксплуатации от условий градуировки, вид измеряемого давления и особенности
Страницы: 1 2
VALTEC | Манометр
Уважаемые читатели! С момента публикации этой статьи в ассортименте нашей компании, практике применения оборудования, нормативных документах могли произойти изменения. Предлагаемая вам информация полезна, однако носит исключительно ознакомительный характер.
Существуют различные приборы для измерения давления: барометры, вакуумметры, мано- и баровакууметры, напоро- и тягомеры, манометры. Различие между ними заключается в назначении. Так, барометры служат для измерения атмосферного давления, баровакуумметры – абсолютного, вакууметры – вакуумического, манометры – избыточного. В чем разница между названными величинами, можно понять из диаграммы на
Рис. 1. Виды давления как измеряемой величины
Атмосферное или барометрическое давление (Pатм.) обусловлено весом воздуха атмосферы в какой-либо точке нашей планеты. В своем абсолютном значении оно не привязано к какой-либо точке отсчета, а зависит от высоты местности и метеорологических условий. При этом существует понятие нормального атмосферного давления, соответствующее давлению на уровне моря в стандартных погодных условиях: 760 мм рт. ст. = 101,325 кПа = 1,01325 бара (в технике его обычно округляют до 1 бар). За точку отсчета атмосферного давление принят абсолютный вакуум (полагается, что меньшего давления не существует).
В свою очередь нормальное атмосферное давление является точкой отсчета избыточного давления (Pизб.). Именно данная величина обычно используется в технике, в частности, применительно к трубопроводным системам (индекс «изб.» в обозначении величины зачастую опускается).
От абсолютного вакуума отсчитывается и абсолютное давление (Paбс.). При наличии избыточного давления Pабс. = Pатм. + Pизб.
Давление ниже атмосферного может быть представлено также в виде вакуумического давления (
Таким образом, говоря о давлении в трубопроводной системе, как правило, имеют в виду избыточное давление, для измерения которого используют манометры.
Принцип действия манометра основан на уравновешивании измеряемого давления тем или иным способом – весом столба жидкости (жидкостные манометры), калиброванного груза, воздействующего на поршень (грузопоршневые манометры), силой упругой деформации чувствительного элемента (деформационные манометры).
Жидкостные и грузопоршневые манометры обладают определенными достоинствами и специфическими областями применения. Но в технике наиболее широкое распространение получили приборы деформационного типа – благодаря надежности, простоте, компактности, удобству использования, достаточно высокой точности измерений.
Чувствительным элементом деформационного манометра служит запаянная с одного конца изогнутая металлическая трубка эллиптического сечения (так называемая трубка или пружина Бурдона) либо мембрана или мембранная коробка-сильфон.
Мембранные манометры используются для измерения малых значений давления. В других случаях предпочтение отдают деформационным манометрам с трубчатой пружиной.
Трубчатый чувствительный элемент может быть одно- и многовитковым. Один конец такой трубки крепится к корпусу, а второй, свободный, связан трибко-секторным передаточным механизмом со стрелкой манометра (
Рис. 2. Схема манометра с трибко-секторным передаточным механизмом: 1 – чувствительный элемент (трубка Бурдона), 2 – поводок, 3 – зубчатый сектор; 4 – трибка; 5 – стрелка
Под действием давления рабочей жидкости или газа свободный конец изогнутой трубки Бурдона перемещается (трубка стремится выпрямиться), приводя в действие зубчатый механизм и, соответственно, стрелку манометра. Таким образом линейное перемещение чувствительного элемента, пропорциональное измеряемой величине, преобразуется в круговое движение стрелки. Для устранения свободного хода передаточный механизм снабжен спиральной волосковой пружиной, которой подпружинивается трибка (сопряженное со стрелкой зубчатое колесо).
Существуют также манометры с более простым передаточным механизмом – рычажным. Они дешевле, но имеют ограниченную по углу шкалу – не более 90° (на практике еще меньше), а класс точности таких приборов не превышает 2,5 либо 4,0. В то время как манометры с трибко-секторной передачей имеют шкалу с углом 270–300° и в соответствующем исполнении способны обеспечить более высокую точность измерений, в том числе в качестве образцовых (эталонных, поверочных) средств измерения.
Не лишне знать, что для показывающих манометров, в зависимости от их назначения, установлены следующие классы точности: 0,15, 0,25, 0,4 (эталонные приборы), 0,6, 1,0 (рабочие повышенной точности), 1,5, 2,5 4,0 (рабочие).
Отметим также, что кроме показывающих, т.е. отображающих информацию об измеряемом давлении визуально, в режиме реального времени, существуют электроконтакные и самопишущие манометры.
Основными характеристиками, влияющими на выбор манометра, являются диапазон измерений, класс точности, диаметр корпуса, расположение штуцера (радиальное либо осевое) и диаметр его резьбы.
В таблице приведены основные характеристики манометров VALTEC. Данные приборы имеют общетехническое назначение, обеспечивают индикацию избыточного давления неагрессивных к медным сплавам газов и жидкостей. Жидкие рабочие среды не должны быть вязкими или кристаллизующимися.
Таблица. Технические характеристики манометров VALTEC
Характеристика | Значение | ||
TM.40.VC |
TM.40.D
|
TM.50.D
|
|
Подключение | Верхнее | Нижнее | Нижнее |
Диаметр корпуса, мм | 40 | 40 | 50 |
Класс точности | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
Диапазон показаний давления, бар | 0–6 | 0–10 | 0–10 |
Диапазон температуры окружающей среды, °C | 1–60 | 1–60 | 1–60 |
Диапазон температуры рабочей среды, °C | 1–110 | 1–110 | 1–110 |
Класс защиты корпуса | IP40 | IP40 | IP40 |
Материал чувствительного элемента | Медь | ||
Материал трибко-секторного механизма | Латунь | ||
Резьба присоединения | G 1/4″ | G 1/8″ | G 1/4″ |
Манометры VALTEC поставляются с верхним и нижним радиальным подключением. Приборами с нижним подключением (ТМ.40.D, TM.50.D) комплектуются редукторы давления VT.082, VT.084, подпиточные клапаны VT.515 и промывные фильтры VT.389, с верхним подключением (TM.40.VC) – редуктор давления VT.088.
© Правообладатель ООО «Веста Регионы», 2010
Все авторские права защищены. При копировании статьи ссылка на правообладателя
и/или на сайт www.valtec.ru обязательна.
Принцип работы электроконтактных манометров (ЭКМ)
Для контроля давления в системах трубопроводов, а также для управления активными компонентами таких систем (насосами, клапанами и т. д.) применяются электроконтактные манометры (ЭКМ). Они чаще всего выступают в качестве альтернативы для реле давления: при необходимости ЭКМ включает либо отключает насос.
Принцип работы электроконтактных манометров
Алгоритм работы достаточно прост.
- В качестве подвижного контакта в системе используется стрелка манометра.
- Когда будет достигнут определенный уровень давления (значение можно установить в зависимости от стоящей перед устройством задачи), стрелка смещается.
- При этом возможно как замыкание, так и размыкание цепи, что вызывает, соответственно, включение или отключение активного компонента системы.
Манометры, применяемые при монтаже трубопроводных систем, могут иметь самую разную компоновку. Выделяют такие группы:
- Одноконтактные – срабатывающие на замыкание (исполнение I по ГОСТ 2405-88) либо на размыкание (исполнение II). Приборы данного исполнения используются крайне редко.
- Двухконтактные – настроенные на пары значений (III, IV, V и VI типы).
В соответствии с ГОСТ 2405-88 в манометрах ЭКМ, сигнализирующее устройство имеет четыре варианта исполнения:
- III – два размыкающих контакта.
- IV – два замыкающих контакта.
- V – один контакт размыкающий (минимальное значение, синяя маркировка), один контакт замыкающий (максимальное значение, красная маркировка).
- VI –конфигурация, обратная предыдущей (замыкание на минимуме, размыкание на максимуме).
V тип исполнения считается стандартным, поскольку именно такой принцип функционирования манометров используется в большинстве схем.
Рассмотрим пример на основе работы насоса — до первой уставки насос будет накачивать давление в систему, между уставками оба контакта будут разомкнуты и система будет работать в обычном режиме, при достижении второй уставки замкнутый контакт подаст сигнал на откачку давления.
Использование, преимущества и недостатки электроконтактных манометров
Бытовое применение электроконтактных манометров ограничено системами водоснабжения: изделия обеспечивают стабилизацию давления в индивидуальных контурах. Иногда такие приспособления применяются и в компрессорах, оснащенных ресиверами со сжатым воздухом. При падении давления ниже установленного уровня ЭКМ подает команду на включение насоса на подкачку. К плюсам манометров, оснащенных электроконтактным механизмом, специалисты относят следующие качества:
- Удобную компоновку, объединяющую электроконтактный манометр и коммутационный блок в едином корпусе.
- Возможность настройки чувствительности по давлению.
- Наглядную визуализацию настроек.
Среди недостатков обычно упоминают низкие токи коммутации (из-за этого возникает необходимость подключать мощные насосы и клапаны через дополнительные реле). Впрочем, несмотря на эти минусы, простота и точность работы манометров обуславливает стабильную востребованность таких изделий.
Принцип действия манометра — WIKA Россия
- Стартовая страница
- Продукция
Хотите купить манометр? Закажите быстро и легко нужный манометр прямо у нас — с качеством WIKA, к которому вы привыкли.
В интернет-магазинПринцип действия манометра
Приборы для измерения давления могут классифицироваться по следующим характеристикам:
- Вид измеряемого давления
- Принцип действия манометра
- Назначение
- Класс точности
Манометры содержат чувствительный элемент, который воспринимает эластичную деформацию от воздействия давления. Конструкция механического манометра характеризуется по типу измерительного элемента. Она может содержать трубку Бурдона, мембрану, капсулу или другие деформационные элементы.
Принцип действия манометра, основанный на деформации трубки БурдонаЭто наиболее часто используемый принцип в механических средствах измерения давления. Используемый «элемент» давления часто называют трубой Бурдона, по имени французского инженера Эжена Бурдон, который использовал этот функциональный принцип в середине XIX века. В нем используется упругая пружина, c-образная, изогнутая трубка с овальным поперечным сечением.
Принцип действия манометра следующий. Когда внутреннее пространство находится под давлением, поперечное сечение, таким образом, изменяется в направлении круговой формы. Напряжения, которые создаются в этом процессе, увеличивают радиус С-образной трубки. В результате конец трубки перемещается примерно на два или три миллиметра. Это отклонение является величиной давления. Оно переносится в движение, которое превращает линейное отклонение во вращательное движение и, посредством указателя, делает это видимым по шкале. Существуют различные варианты трубок Бурдона. С-образная изогнутая трубка Бурдона может работать при давлении до 60 бар. Для более высоких давлений используются винтовые или спиральные трубки Бурдона. В зависимости от геометрии толщины материала давление может достигать до 7000 бар.
Принцип действия манометра с мембранным измерительным элементом
Принцип действия манометра с мембранным измерительным элементом выглядит следующим образом. Деформация от измерительного элемента через тягу передается на трубко- секторный механизм, и далее на стрелку. Мембрана представляет из себя круглый гофрированный лист металла, который имеет большую площадь по сравнению с манометром с трубкой Бурдона. Мембрана может быть либо приваренной к верхней части камеры мембраны, либо зафиксированной между двумя фланцами, это позволяет ей воспринимать усилия давления с одной стороны. Данный принцип действия манометра обеспечивает то, что выдерживается высокое давление перегрузки, а достигается это вследствие того, что верхняя часть камеры выступает в качестве ограничителя.
Принцип действия манометра с капсульным измерительным элементом
Принцип действия манометра с капсульным измерительным элементом схож с принципом действия манометров с трубкой Бурдона. Здесь в качестве чувствительного элемента используются два сваренных между собой круглых гофрированных листа металла. Измеряемая среда воздействует на внутреннюю часть капсулы и по результирующему перемещению чувствительного элемента определяемое давление, отображается на циферблате.
Более подробно с устройством вы можете ознакомиться здесь.
Свяжитесь с нами
Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:
принцип действия, схема, виды и т.д.
Манометр технический — простой и точный прибор для измерения давления. Он может быть использован для измерения вакуума, давления выше атмосферного, разности давлений. Конструкция манометра определяет каким образом измеряется каждое из видов давления.
Технический манометрРекомендуем разобраться с тем, что такое давление и изучить каталог приборов для измерения давления.
Пожалуй, в быту самыми известными манометрами будут: манометр для измерения артериального давления и манометр для измерения давления автомобильных шин.
Принцип работы технического манометра
Принцип действия манометра основан на том, что столб жидкости определенной высоты обладает определенным давлением. Изменение величины жидкостных столбов при приложении на прибор источника давления используется как показатель изменения давления.
В качестве жидкости в манометрах большей частью используются ртуть и вода. Однако возможно использование других, специально приготовленных жидкостей, например, специального масла. В бесцветные жидкости для удобства в работе обычно добавляется краситель. Влияние веса красителя ничтожно и в расчет не принимается.
Как пользоваться техническим манометром
Основные операции по использованию манометра включают в себя проверку его состояния, обнуление, приложение давления и снятие показаний. Если жидкость в манометре загрязнилась, ее следует заменить, иначе это снизит точность производимых измерений.
Следует также проверять наличие в манометре достаточного количества жидкости для измерения давления. Если жидкости недостаточно, следует произвести ее долив в соответствии с инструкциями изготовителя прибора.
Все манометры должны быть нивелированы по уровню до проведения измерений. Без этого измерения будут неточными. В большинстве наклонных манометров имеется специальное устройство для нивелирования прибора. Устройство поворачивается до тех пор, пока пузырек в указателе уровня не примет правильного положения.
Нивелирующее устройство наклонного манометраДля того, чтобы обеспечить точность, на манометре должен быть установлен эталонный нуль до того, как будет приложено давление и сняты показания. Эталонный нуль манометра выполнен в виде ручки, которая делает возможным установку нулевой отметки на шкале в соответствии с уровнем жидкости.
Эти приготовления помогут обеспечить нормальное функционирование манометра. Далее прикладывается давление и производится снятие нужных показаний.
Как читать показания манометра
После выполнения подготовительных операций можно переходить непосредственно к считыванию показаний манометра. На рисунке ниже показаны уровни водяных столбов для двух типов трубок. Открытая поверхность жидкостного столба называется мениском. Вид поверхности жидкости, показанный на рисунке, называется вогнутым мениском: центр этой поверхности расположен ниже ее внешних краев. Вода всегда образует вогнутые мениски.
Вогнутые мениски в трубках, наполненных водойНа практике считывание показаний уровней для вогнутых менисков всегда производится со дна, т.е. низшей части мениска.
Существует так же и выпуклый мениск. Центр его выше, чем внешние края. Ртуть всегда образует выпуклые мениски. Считывание показаний при выпуклом мениске всегда производится с верхней точки.
Выпуклый мениск в трубке, наполненной ртутьюЦепь датчика давления без микроконтроллера
Gadgetronicx> Электроника> Принципиальные и электрические схемы> Схемы датчиков> Схема датчика давления без использования микроконтроллера
Команда Gadgetronicx 19 мая 2019
В этой схеме датчика давления мы будем использовать пьезоэлемент в качестве датчика. Потому что нам нужно получить электрический сигнал из механического сигнала или силы. Возможно, вы видели схемы, в которых состояние переключателей цифрового выхода зависит от порогового давления.Но вот в этой схеме в зависимости от входного давления выходное напряжение меняется. Таким образом, результаты будут аналоговыми по своей природе, а не обычными цифровыми.
НЕОБХОДИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ:
- Пьезоэлектрический преобразователь
- Резистор 10 МОм, 1 МОм и 1,5 МОм
- Конденсатор 25 мкФ
- Операционный усилитель, LT1464 или аналогичный
- Источник питания 12В и 6В
РАБОТА ЦЕПИ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ:
Работа этой схемы начинается с пьезоэлектрического преобразователя, который используется в нашей схеме как чувствительный элемент давления.Пьезоэлементы генерируют напряжение, когда на их поверхность оказывается давление. Когда на пьезоэлемент не подается давление, выходное напряжение будет 1/2 Vcc. Но когда вы прикладываете силу к датчику, пьезоэлемент генерирует напряжение на своих выводах. Это генерируемое напряжение вызовет изменение входного дифференциального напряжения на инвертирующем и неинвертирующем выводах операционного усилителя.
Дифференциальное входное напряжение заставляет выходной сигнал изменяться от 1 / 2Vcc до Vcc. Таким образом, мы должны использовать Vcc 12 В в том месте, где он обозначен как Vcc в цепи, и 1/2 Vcc, то есть 6 В в точке, где он отмечен как 1/2 Vcc.При изменении силы выходное напряжение датчика изменяется аналогично. От 6 до 12 В, когда к выходу датчика операционного усилителя не прилагается никакая сила, будет считываться 6 В, а умеренное усилие заставит выходной сигнал составлять от 6 до 9 В (приблизительно). Высокая сила заставит вывод читать от 9 до 12 В максимум (приблизительно).
Надеюсь, эта схема будет вам полезна. Ознакомьтесь с нашей библиотекой электронных схем, где вы найдете более 200 схем в разных категориях. Не стесняйтесь размещать свои комментарии, вопросы и отзывы об этой схеме в разделе комментариев ниже.
Связанное содержание
Множество типов манометров в измерительной промышленности
Манометр — это, по сути, инструмент или устройство для измерения величины, количества или содержания чего-либо, обычно с аналоговым или цифровым дисплеем. Это может быть измерение любого свойства, например давления, расхода, температуры, топлива или длины. Слово «манометр» часто используется как вариант написания слова «манометр» в мире измерений и приборостроения.
Как следует из названия, манометр — это прибор, используемый для измерения и индикации давления жидкости или газа внутри системы по сравнению с атмосферой или другим эталоном. Доступно множество типов манометров, каждый из которых использует свою технологию или метод индикации. Манометры аналоговыеАналоговые манометры обычно относятся к устройствам, в которых используется чисто механическая технология измерения давления, и они показывают измерение путем движения стрелки на шкале с отметками для каждого значения давления.Движение и положение указателя иглы дают визуальную индикацию измеряемого давления.
Большинство аналоговых манометров имеют одну из трех технологий измерения давления:
Трубка БурдонаТрубки Бурдона — это трубки радиальной формы в форме «С», спирали или спирали, которые прикрепляются к основанию манометра с одной стороны и соединяются со стрелкой с другой. Когда трубка Бурдона находится под давлением, ее поперечное сечение становится более круглым, что приводит к выпрямлению формы.Это движение трубки фиксируется стрелкой, указывающей давление. Манометры с трубкой Бурдона являются наиболее распространенным типом аналоговых манометров, встречающихся в промышленности, и выпускаются с различными диапазонами давления, стрелками и материалами Бурдона. Визуально отображаемые циферблат и стрелка часто заполняются жидкостью или герметичны для уменьшения шума в различных областях применения.
Подробнее о манометрах WIKA с трубкой Бурдона
МембраныМембранные манометры содержат волнообразную диафрагму, которая соединяется со стрелкой с помощью рычажного механизма.Давление прикладывается к одной стороне диафрагмы, которая часто закрывается фланцем. Движение этой диафрагмы (расширение или сжатие) фиксируется этой связью и передается на указатель, чтобы указать давление. Различные площади поверхности диафрагмы могут обеспечивать разный уровень чувствительности. Например, диафрагма с большой площадью поверхности обеспечит большую чувствительность и часто используется во многих приложениях с низким давлением. Кроме того, особенно для агрессивных сред, диафрагма вместе с фланцем предотвращает попадание измеряемой среды в чувствительное устройство, поэтому мембранные манометры популярны в приложениях, требующих более низкого давления или агрессивных сред.
Узнайте больше о преимуществах мембранных манометров
СильфонСильфоны представляют собой цельные складные элементы, которые имеют глубокие складки или извилины, образованные из очень тонкостенных труб. Когда давление прикладывается или сбрасывается внутрь сильфона, он соответственно сжимается и расширяется. Затем это движение передается указателю по ссылке. Подобно мембранному манометру, сильфоны большего диаметра лучше всего подходят для низких давлений и могут обеспечить более высокую точность работы.Обычно сильфоны имеют от 5 до 20 складок, но они ограничены по максимально достижимому давлению из-за своей длины.
Цифровые манометрыПроще говоря, цифровой манометр — это устройство, которое отображает выходное давление в цифровом виде через экран, установленный на его корпусе. Как правило, цифровые манометры используют электромеханическую форму измерения давления внутри корпуса вместе со схемой для преобразования этого значения в отображаемое показание.Цифровой выход обычно позволяет оператору легко записывать показания давления с гораздо большим разрешением, чем его аналоговый аналог. Цифровым датчикам требуется источник питания, часто в виде батареи, для работы и питания датчика внутри вместе с дисплеем.
Обычно цифровые манометры имеют одну из следующих технологий:
ТензодатчикДатчик тензодатчика работает путем преобразования приложенного давления в электрический сигнал за счет упругой деформации тензодатчика.Эти тензодатчики прикреплены к корпусу измерительного устройства и выполнены по схеме моста Уитстона. При приложении давления тензодатчик претерпевает упругую деформацию, изменяя величину электрического сопротивления датчика и мостовой схемы. Это изменение сопротивления генерирует электрический выходной сигнал, пропорциональный величине давления, приложенного к манометру.
Пьезоэлектрический датчикСлово «пьезо» происходит от слова piezein , что по-гречески означает физическое давление в той или иной форме.В пьезоэлектрическом датчике используется пьезоэлектрический материал, например керамика и кристаллы кварца. Динамическое давление, действующее на кристалл, генерирует заряд, который усиливается и преобразуется в сигнал напряжения или частоты. В отличие от тензометрических датчиков, пьезоэлектрические датчики не требуют внешнего возбуждения. Однако самая большая проблема с пьезоэлектрическими датчиками заключается в том, что кристалл генерирует заряд только при приложении к нему динамического давления и просто бездействует в стационарном состоянии. Есть способы упаковать пьезоэлектрический датчик, чтобы он мог надежно считывать статическое давление, но эти методы могут включать дополнительные диафрагмы и сжатие кристаллов с помощью винтов предварительной нагрузки, что приводит к дорогостоящему и чувствительному датчику.
Пьезорезистивный датчикПьезорезистивные преобразователи основаны на пьезорезистивном эффекте, который возникает, когда электрическое сопротивление материала изменяется в ответ на приложенную механическую деформацию. Пьезорезистивные датчики часто изготавливаются из кремниевых компонентов MEMS (Микро-электромеханические системы). Это в первую очередь связано с тем, что кремний имеет пьезорезистивный эффект, который на два порядка больше, чем у металлов, что приводит к более высокой точности и разрешающей способности результатов измерения давления.В отличие от тензодатчиков и пьезоэлектрических датчиков, пьезорезистивные датчики используют один материал (кремний), что обеспечивает однородные тепловые характеристики и предсказуемые и надежные температурные характеристики. Пьезорезистивные датчики являются одними из наиболее распространенных датчиков, используемых для точных измерений давления в приложениях, требующих широкой и надежной температурной компенсации. Цифровые датчики, такие как CPG1500, используют внутренний пьезорезистивный датчик. Его сопротивление переводится с помощью бортового компьютера и отображается на экране.
Благодаря множеству технологий аналоговые и цифровые манометры находят свое применение во множестве приложений. Аналоговые манометры наиболее подходят для промышленных приложений, которые имеют более высокий диапазон ошибок, чем приложения для тестирования и измерения. Из-за своей механической природы они не требуют для работы какого-либо источника питания или замены батареи. Однако они подвержены ошибкам оператора при считывании указателя (параллакс) наряду с любым механическим напряжением, вибрацией или избыточным давлением.
, с другой стороны, обеспечивают беспрецедентное удобство считывания результатов измерений и часто имеют более высокую общую точность и разрешение, чем их аналоговые аналоги. Благодаря возможности надежной записи более быстрых показаний в более широком диапазоне температур, а также возможности удаленного мониторинга, они часто являются выбором в чувствительных и критических измерительных приложениях.
Как измерить давление с помощью датчиков давления
Давление определяется как сила на единицу площади, которую жидкость оказывает на окружающую среду.[1] Например, давление P является функцией силы F и площади A.
P = F / A
Контейнер, полный газа, содержит бесчисленное количество атомов и молекул, которые постоянно отскакивают от его стенок. Давление было бы средней силой этих атомов и молекул на его стенках на единицу площади контейнера. Более того, давление не нужно измерять вдоль стенки контейнера, его можно измерить как силу на единицу площади вдоль любой плоскости. Например, давление воздуха зависит от веса воздуха, толкающего Землю.Таким образом, с увеличением высоты давление уменьшается. Точно так же, когда аквалангист или подводная лодка погружается все глубже в океан, давление увеличивается.
Единицей измерения давления в системе СИ является Паскаль (Н / м2), но другие распространенные единицы давления включают фунты на квадратный дюйм (PSI), атмосферы (атм), бары, дюймы ртутного столба (в Hg) и миллиметры ртутного столба. (мм рт. ст.).
Измерение давления можно описать как статическое или динамическое. Давление в случаях, когда движение не происходит, называется статическим давлением .Примеры статического давления включают давление воздуха внутри воздушного шара или воды внутри бассейна. Часто движение жидкости изменяет силу, приложенную к окружающей среде. Такое измерение давления известно как измерение динамического давления. Например, давление внутри воздушного шара или на дне резервуара с водой будет меняться, когда воздух выходит из воздушного шара или когда вода выливается из резервуара.
Давление напора (или напор) измеряет статическое давление жидкости в резервуаре или трубе.Напор P зависит исключительно от высоты жидкости h и плотности w измеряемой жидкости, как показано на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1. Измерение напорного давления
Давление на аквалангиста, плавающего в океане, будет равняться глубине водолаза, умноженной на вес океана (64 фунта на кубический фут). У аквалангиста, ныряющего на 33 фута в океан, на каждый квадратный фут его тела будет приходиться 2112 фунтов воды. Это означает 14.7 фунтов на квадратный дюйм. Интересно, что атмосферное давление воздуха на уровне моря также составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм или 1 атм. Таким образом, 33 фута воды создают такое же давление, как 5 миль воздуха! Общее давление на аквалангиста глубиной 33 фута в океане будет комбинированным давлением, вызванным весом воздуха и воды, то есть 29,4 фунтов на квадратный дюйм или 2 атм.
Измерение давления может дополнительно описываться типом выполняемого измерения. Существует три типа измерения давления: абсолютное, манометрическое и дифференциальное.Абсолютное давление измеряется относительно вакуума (рисунок 2). Часто для описания абсолютного давления используются сокращения PAA (абсолютные паскали) или PSIA (фунты на квадратный дюйм абсолютного давления).
Рис. 2. Датчик абсолютного давления [3]
Манометрическое давление измеряется относительно атмосферного давления окружающей среды (Рисунок 3). Подобно абсолютному давлению, для описания манометрического давления используются сокращения PAG (Pascals Gauge) или PSIG (Pounds per Square Inch Gauge).
Рисунок 3. Датчик избыточного давления [3]
Дифференциальное давление аналогично манометрическому давлению, но вместо измерения по отношению к окружающему атмосферному давлению, дифференциальные измерения проводятся по отношению к определенному эталонному давлению (рис. 4). Кроме того, для описания перепада давления используются аббревиатуры PAD (разность паскалей) или PSID (разница в фунтах на квадратный дюйм).
Рисунок 4. Датчик перепада давления [3]
В чем разница между датчиком давления и манометром?
Что касается этого вопроса, во-первых, нам нужно выяснить определение датчика давления и манометра.Только поняв их значение, мы естественным образом поймем разницу между ними.
Что такое датчик давления?
Определение: Преобразователь давления относится к датчику давления , выходной сигнал которого является стандартным сигналом. Это прибор, который контактирует с переменной давления и пропорционально преобразует ее в стандартный выходной сигнал. Преобразователь давления в основном состоит из трех частей: чувствительного элемента давления (также называемого датчиком давления), измерительной цепи и присоединения к процессу.Он может преобразовывать параметры физического давления газа и жидкости, ощущаемые датчиком давления, в стандартные электрические сигналы (например, 4-20 мА пост. индикация и регулирование процесса.
Принцип работы: Когда давление действует непосредственно на поверхность измерительной диафрагмы, диафрагма производит небольшую деформацию. Прецизионная схема на измерительной диафрагме преобразует эту небольшую деформацию в выходное напряжение, которое почти пропорционально давлению, а также напряжению возбуждения.В датчике давления используется специальная микросхема обработки цепи для преобразования этого сигнала напряжения в промышленный стандартный сигнал тока 4-20 мА или сигнал напряжения 1-5 В и т. Д. Поскольку измерительная диафрагма использует стандартную интегральную схему, которая содержит схемы линейности и температурной компенсации, он может обеспечить высокую точность и стабильность. В схеме передачи используется специальный чип, который может гарантировать вывод двухпроводного токового сигнала 4–20 мА, трехпроводного сигнала 0,5–4,5 В постоянного тока, 1–5 В постоянного тока, 0–5 В постоянного тока и других выходных сигналов напряжения.
Что такое манометр?
Определение: Манометр относится к манометру, в котором эластичные элементы используются в качестве чувствительных элементов для измерения и индикации давления, превышающего давление окружающей среды. Применение манометров чрезвычайно распространено, оно охватывает практически все производственные процессы и области научных исследований. Его можно увидеть во многих областях сети тепловых трубопроводов, транспортировки нефти и газа, системы водо- и газоснабжения, на заводах по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей, а также в магазинах.Поскольку эластичный чувствительный элемент механического манометра имеет характеристики высокой механической прочности и удобство производства, особенно в процессе управления производственными процессами и технических измерений, механический манометр все более широко используется.
Принцип работы: Манометр с пружинной трубкой также называется манометром с трубкой Бурдона. Свободный конец пружины манометра закрыт, и он приводит во вращение секторную шестерню через тягу.При измерении давления трубка пружины деформируется под давлением, которое необходимо измерить, поэтому свободный конец трубки пружины вызывает смещение. Смещение пропорционально измеренному давлению, поэтому стрелка отклоняется, и значение давления отображается на шкале. Если в корпусе манометра присутствует атмосфера, давление, измеренное манометром, является положительным или отрицательным давлением; если корпус манометра опломбирован и откачан, давление, измеренное манометром, будет абсолютным.Когда манометр с трубкой Бурдона оснащен изолирующим устройством, он может измерять давление в высокотемпературных или агрессивных, вязких, легко кристаллизующихся и пыльных средах. В приборах для измерения упругого давления с высокой точностью (например, уровень 0,25 или выше) упругие элементы в основном изготовлены из постоянного упругого сплава или даже из кварцевого стекла. Отверстие вала передаточного механизма инкрустировано драгоценными подшипниками или подшипниками качения. Шкала циферблата длинная, некоторые могут отображаться в цифровом виде.
Различия между датчиком давления и манометром:
1. Точность стандартных приборов, необходимых для калибровки датчика давления, намного выше, чем точность манометров.
2. Манометру необходимо только проверить взаимосвязь между парой входа и выхода, в то время как датчику давления может потребоваться проверить взаимосвязь между входными и коммуникационными данными.
3. Калибровка манометров должна иметь соответствующую квалификацию измерения. Датчики давления обычно не требуются, за исключением производителя и новой конструкции.
4. Манометр имеет низкую точность, нет выходного сигнала, и им нельзя управлять вручную. Как правило, у него есть 5 точек для проверки, и разница между повышением давления и сбросом давления различна. Интеллектуальному датчику давления необходимо откалибровать только нулевую точку и полную шкалу в целом.
5. На выходе манометра отображается легко читаемая шкала. Преобразователь давления имеет аналоговый выход и должен быть подключен к амперметру соответствующего уровня точности для отображения.
Из приведенного выше описания легко понять, что значение давления, измеренное датчиком давления в тех же рабочих условиях, является более точным, а расширяемость более поздних функций намного выше, чем у манометра.
Датчики давления и манометр с микродатчиками
Micro Sensor имеет более чем 50-летний опыт разработки и производства оборудования для измерения давления, включая пьезорезистивных датчиков давления и датчиков давления, а также манометров.
Если вы ищете дополнительную информацию о нашем ассортименте приборов для измерения давления, пожалуйста, свяжитесь с нами через [email protected] или оставьте сообщение.Наш инженер по продажам ответит вам в течение 24 часов.
Датчик давления— обзор
3.1.2 Кремниевые пьезорезистивные микромашинные преобразователи давления
Пьезорезистивные преобразователи давления используют комбинацию кремния в качестве конструкционного материала для усилителей механических напряжений (мембран, консольных балок и мостов) и пьезорезистивных датчиков деформации. Усилители механического напряжения используются для преобразования давления в напряжение, и конкретная механическая конструкция выбирается так, чтобы обеспечить требуемую чувствительность и разрешение для данного приложения.Датчики давления обычно состоят из мембраны, которая герметично прикреплена к опоре и также отделяет эталонное давление от измеряемого давления. Для датчиков абсолютного давления часто используются методы анодного соединения кремния и пирекса [11,12]. Дрейф датчика давления может возникнуть, если активные элементы или электрические соединения изготовлены из материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Так обстоит дело с кремнием, пирексом и конструкциями, показанными на рисунке 3.1, были использованы для минимизации этих эффектов. Кремниевые пьезорезистивные тензодатчики встраиваются в поддерживающие мембраны с помощью стандартного процесса на интегральных схемах (ИС). МЭМС на основе кремния позволяет создавать датчики давления с микронными размерами, которые могут выдерживать давление до 100 МПа. Монокристаллический кремний, благодаря стабильности кристалла, снижает наблюдаемый гистерезис. На рисунке 3.1 показана схема типичного датчика давления.
Рисунок 3.1. Схематическое поперечное сечение манометра, образованного из кремниевой мембраны, и тензодатчика, легированного в определенных местах, для обнаружения механической деформации, возникающей в результате приложения разности давлений.Этот Si-элемент прикреплен к опоре с помощью Pyrex, который, в свою очередь, установлен на основании для обеспечения поддержки электрических соединений.
Одноосное напряжение, приложенное к резисторам, нанесенным поверх мембраны, пропорционально ( a / t ) 2 , где a и t — это радиус и толщина мембраны соответственно. Максимально допустимое одноосное напряжение должно быть меньше, чем предел прочности диафрагмы на разрыв, который находится в диапазоне от (1 до 10) ГПа, с запасом от (10 до 15) процентов от напряжения разрыва, что приводит к приемлемому прикладываемое давление около 100 МПа.Этот верхний предел определяет давление, которое может быть приложено без изменения характеристик датчика. Пьезорезисторы сконфигурированы как мост Уитстона, и изменение сопротивления при механической деформации определяется по измерениям напряжения. Пьезорезистивный эффект в кремнии анизотропен. Для резисторов из легированного кремния p-типа продольный K 1 и поперечный K t калибровочные коэффициенты, соответствующие продольным и поперечным резисторам соответственно, связаны соотношением K 1 = — K t [13].Это соотношение определяет оптимальную компоновку резисторов, и, как показано на рисунке 3.2, два резистора параллельны механическому напряжению (продольные резисторы R 1 и R 3 ) и два (поперечные резисторы R ). 2 и R 4 ) перпендикулярны напряжению. На практике первая пара резисторов перпендикулярна краю квадратной мембраны, а вторая пара параллельна краю мембраны.
Рисунок 3.2. Схема прямоугольной мембраны датчика давления и расположение продольных R 1 и R 2 и поперечных, R 3 и R 4 пьезорезисторов. ВЕРХНЯЯ ЧАСТЬ: Поперечное сечение устройства, показывающее мембрану, полученную анизотропным травлением.
Удельное сопротивление материала ρ, и, следовательно, K, зависит от температуры и, если температура не измеряется и не учитывается надлежащим образом, приводит к температурно-зависимой реакции на приложенное давление.Тепловая компенсация первого порядка достигается за счет соответствующего выбора концентрации носителей тока, так что d K / d T ≈ — d R / d T , что может быть получено с удельным сопротивлением поверхности ρ σ ≈ 100 Ом (также известное как сопротивление листа).
Каждый датчик давления должен быть откалиброван для компенсации влияния температуры, нелинейности давления и гистерезиса. Для сенсоров на основе кремния основная составляющая полной погрешности возникает из-за условий, зависящих от температуры, и с требуемой точностью они согласованы с полиномиальным представлением выходного сигнала как функции от T, и p. Датчики давления, описанные выше, демонстрируют чувствительность к давлению, эквивалентную (от 3 до 5) процентам сопротивления, полученного при максимальном давлении. Подробное описание характеристик датчика можно найти в ссылках [14] и [15].
Было продемонстрировано, что ярко выраженный пьезорезистивный эффект в полевых транзисторах (FET) может быть использован для измерения давления [16,17]. Были разработаны датчики давления на основе металлооксидных полупроводниковых полевых транзисторов (MOSFET) [18], в которых в качестве чувствительного элемента используются кольцевые генераторы, обработанные дополнительными металлооксидными полупроводниками (CMOS).Кольцевой генератор имеет нечетное количество инверторов, и механическое напряжение, возникающее из-за приложенного давления, вызывает сдвиг частоты в каждом кольце. Соотношение частот двух осцилляторов, перпендикулярного и параллельного приложенному напряжению, обеспечивает как температурную компенсацию первого порядка, так и повышенную чувствительность к давлению. Измерения, выполненные с помощью датчика давления с кольцевым генератором CMOS, работающего на частоте около 10 МГц, который имеет максимальное определяемое давление 1 МПа, показывают характерные значения чувствительности, которые равны d f / d p, около 1 Гц. · Па -1 .Чувствительность манометра на основе КМОП примерно вдвое выше, чем у манометра, изготовленного по биполярной технологии. Температурный коэффициент (d f / d p ) / d T составляет около 1,5 Гц · кПа -1 · K -1 . Это КМОП-устройство показало гистерезис около 100 Гц, что типично для КМОП-устройств, и линейность (определяемую как максимальное отклонение измеренного выходного сигнала при постоянной температуре от линейного соответствия данным, полученным при p = 0 , р = 0.5 МПа и p = 1 МПа) около 25 кГц. При нулевом перепаде давления так называемое напряжение смещения для этого устройства имело температурную зависимость, эквивалентную 100 Гц · K -1 . Эти характеристики обычно можно получить с помощью манометров, изготовленных по КМОП-технологии. Интегральная схема может обрабатывать измеренные частоты для обеспечения давления.
AP & AG Обзор датчика давления Fujikura — Датчики давления — Датчики массового расхода — Датчики влажности
- Недвижимость
- Напряжение питания: Менее 5В
Серия датчиков давления AP / AG от Fujikura состоит из кремниевого пьезорезистивного датчика давления и интегральной схемы формирования сигнала.Сигнал низкого уровня от сенсорного чипа усиливается, компенсируется по температуре, калибруется и, наконец, преобразуется в цифровые данные, которые пропорциональны приложенному давлению. Датчик избыточного давления. Версия AG находится в корпусе для поверхностного монтажа. Диапазоны давления включают: 25 кПа, 50 кПа, 100 кПа, 200 кПа, 500 кПа и 1 МПа. Доступны 3 модели: AP2 / AG2 с компенсированным аналоговым выходом, AP3 / AG3 аналоговый выход с пороговым обнаружением и AP4 / AG4 с цифровым выходом.
Характеристики
- Напорный патрубок 3 мм или 6 мм для моделей AG, поверхностный монтаж
- Порт 3 мм или 6 мм, двухрядный корпус AP, доступна версия порта с зазубринами (APB2)
- Различные диапазоны давления от 0-25 кПа до 0-1000 кПа, в зависимости от модели
- Тип давления: избыточное давление / избыточное отрицательное давление
- Среда под давлением: некоррозионные газы
- Напряжение питания (постоянное напряжение): 5 +/- 0.25 В постоянного тока или 3,3 В постоянного тока или 3,0 В постоянного тока
- Точность ± 1,5% полной шкалы для версий 5,0 В или 3,3 В постоянного тока или ± 2,0% полной шкалы для версии 3,0 В постоянного тока
Гладкий порт серии AP (DIP) | Порт с зазубринами серии AP (DIP) | Порт 6 мм серии AG (SMT) |
Типичное использование
- Промышленные приборы
- Измерения расхода
- Применение в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
- Тонометр неинвазивный
- Тромбоз глубоких вен
- Кислородные концентраторы
- Надувные матрасы
- Пневматические устройства
По сравнению с
- Freescale MPXV7025, MPXx5100, MPX7025, MPXx5050
Манометры | Instrumart
Давление является вторым по частоте измерением технологического процесса после температуры в промышленных и коммерческих приложениях.Даже дома, при накачивании шины или проверке состояние котельной системы, точное и немедленное знание давления имеет важное значение. Манометры — это самый простой и непосредственный способ измерения и отображения давления. В то время как другие устройства измерения давления, такие как датчики, преобразователи и преобразователи, преобразуют давление в электрический сигнал, который отправляется на контроллер, записывающее устройство или другой тип устройства сбора данных, манометры предназначены для локального дисплея, показывающего, с первого взгляда, давление внутри вашего огнетушителя, шин, бойлера, скороварки, или важный процесс в промышленных условиях.
Что такое давление
Давление определяется как величина силы, приложенной к единице площади. Давление, обычно связанное с жидкостями и газами, является критическим компонентом множества различных приложений, как тех, которые полагаются на точный контроль давления, а также те, которые получают другие значения (такие как глубина / уровень или расход) на основе давления.
Измерение давления может производиться в нескольких единицах. Чаще всего мы видим PSI (фунты на квадратный дюйм) или бар.Другие единицы измерения включают кг / см2, дюйм3O, мм рт. Ст., Па и многие другие.
Также следует учитывать различные типы давления. Тип давления относится к нулевой контрольной точке измерения. Например:
Манометрическое давление: Манометр привязан к атмосферному давлению, поэтому он не учитывает влияние этого давления, что делает его равным абсолютному давлению. минус атмосферное давление. Герметичные манометрические датчики могут использовать фиксированное давление, отличное от температуры окружающей среды.
Абсолютное давление: Манометр сравнивается с абсолютным вакуумом, поэтому он учитывает влияние атмосферного давления. Равно манометрическому давлению. плюс атмосферное давление.
Перепад давления: Манометр содержит два присоединения к процессу для измерения разницы между двумя давлениями, например, каждую сторону фильтра для измерения падения давления.
Техника для манометров
Манометры — довольно простые устройства, хотя есть много соображений, которые необходимо учитывать при выборе лучшего прибора для вашего конкретного применения.Самая очевидная разница, если посмотреть на манометры, то некоторые из них цифровые, а другие аналоговые. Выполняя одну и ту же основную роль, аналоговые и цифровые датчики используют разные технологии и превосходны. в разных условиях.
Аналоговые датчики
Аналоговые манометры, часто называемые механическими манометрами, используют иглу, которая указывает на число на шкале, соответствующее давлению, измеряемому измерительным элементом. Аналоговый Манометры можно найти повсюду, поскольку они представляют собой точный и недорогой вариант, не требующий питания и минимального технического обслуживания, если таковое имеется.
Аналоговые датчики могут быть адаптированы практически для любого применения. Они могут быть достаточно точными для использования в качестве контрольно-измерительных приборов, достаточно надежными для использования в сложных производственных средах, достаточно прочными. для промышленного использования и достаточно недорогой для коммерческого использования.
Большинство аналоговых датчиков полагаются на один из двух принципов измерения:
Трубка Бурдона: Манометры с трубками Бурдона являются наиболее распространенным типом используемых аналоговых манометров.Трубки Бурдона основаны на принципе выпрямления изогнутой трубки. при воздействии давления. Трубка подключена к указывающему устройству, поэтому тонкие движения, вызванные колебаниями давления, отображаются на шкале калибровки давления на циферблате.
Манометры с трубкой Бурдона очень хорошо подходят для большинства применений, особенно тех, которые связаны с давлением от среднего до очень высокого. Они просты в конструкции, что делает их недорогими. и проста в использовании.Трубки Бурдона также обладают превосходной линейностью и могут иметь точность до ± 0,1%, что делает их пригодными для прецизионных измерений.
Однако манометры с трубкой Бурдона также имеют ограничения. Им не хватает чувствительности для получения высокоточных показаний при низком давлении, а также они могут быть чувствительны к ударам и вибрации. а также подвержены гистерезису. Трубки Бурдона также могут реагировать медленно, поэтому приложения, связанные с быстрыми колебаниями давления, не идеальны. Также, как и все аналоговые манометры, трубки Бурдона не могут проводить измерения абсолютного давления и не особенно хорошо умеют проводить точные измерения.
Сильфон : Манометры с сильфоном — отличное решение при измерении диапазонов давления ниже идеального для манометров с трубкой Бурдона. Манометры сильфона содержат упругий элемент. который радиально расширяется и сжимается, чтобы реагировать на изменения давления. Внутренний сильфон соединен с указательным устройством, поэтому малозаметные движения из-за колебаний давления указывается на шкале калибровки давления на циферблате.
Манометры с сильфоном превосходны в приложениях с низким давлением и обладают точностью и чувствительностью для точных измерений.Кроме того, сильфонные манометры прочные и надежные с низким гистерезисом. и ползать. Как и трубки Бурдона, сильфонные манометры чувствительны к вибрации и ударам.
Аналоговые датчики широко распространены не зря, они предлагают точность в широком диапазоне по хорошей цене. Хотя они не могут соответствовать характеристикам цифровых датчиков, аналоговые датчики часто доступны. с температурной компенсацией для большей точности, заполнением жидкостью для смягчения движения указателя, несколькими размерами циферблата для улучшения видимости и требований к свободному пространству.
Цифровые датчики
Цифровые манометры используют современные датчики и микропроцессоры для отображения высокоточных показаний давления на цифровом индикаторе. Хотя, как правило, дороже аналоговых датчиков, цифровые манометры предлагают ряд функций, которые делают их привлекательными альтернативами для ряда приложений.
Цифровые датчики обеспечивают быстрое и легкое считывание результатов. Вместо того, чтобы считать хеши для чтения давления, цифровые манометры обеспечивают разрешение до 0.01 или 0,001, что делает их идеальными для очень низких давлений или небольших пошаговых изменений давления, таких как те, которые обнаруживаются при испытании на герметичность, которые невозможно идентифицировать с помощью аналогового манометра.
Цифровые манометры имеют меньше движущихся частей, чем аналоговые, что делает их более надежными. Простые в эксплуатации, они, тем не менее, могут быть запрограммированы для нескольких единиц давления и включают выходы для отправки результатов в компьютер, регистратор данных или другой инструмент для хранения или анализа.
Большинство цифровых манометров используют одну из двух технологий измерения:
Тензодатчик: Тензодатчики полагаются на пьезорезистивный эффект, который описывает изменения удельного электрического сопротивления полупроводника или металла, обычно кремния, тонкая пленка из поликремния, склеенная металлическая фольга, толстая пленка или тонкая пленка с напылением — при приложении механической нагрузки (давления). Чаще всего эта технология состоит из диафрагмы с рисунком в него встроен металлический тензодатчик.Повышение давления вызывает деформацию диафрагмы, а затем и манометра, что влияет на его удельное сопротивление. Это изменение измеряется и преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный давлению. Обычно тензодатчики подключаются в виде мостовой схемы Уитстона, чтобы максимизировать выходной сигнал датчика и снизить чувствительность. к ошибкам.
Пьезоэлектрические: Пьезоэлектрические датчики полагаются на пьезоэлектрический эффект в некоторых материалах, таких как кварц, для измерения деформации чувствительного механизма из-за давления.При приложении давления на датчике возникает заряд пропорционально силе.
На что следует обратить внимание при выборе манометра:
- Какой тип и диапазон давления?
- Требуется ли вывод? Если да, то какого типа?
- Какая точность требуется?
- Какие единицы измерения предпочтительны?
- Какое технологическое соединение требуется?
- Есть ли проблемы с совместимостью материалов или химической стойкостью?
- Какой диапазон температур? Нужна ли компенсация?
- Какое давление разрыва требуется?
- Требуются ли разрешения агентства?
- Какой размер циферблата предпочтительнее?
Если у вас есть какие-либо вопросы относительно манометров, не стесняйтесь обращаться к одному из наших инженеров, отправив нам электронное письмо по адресу sales @ instrumart.