Выходные устройства автоматических потенциометров и мостов

Категория:
Приборы для измерения температуры


Выходные устройства автоматических потенциометров и мостов

Выходные устройства автоматических потенциометров и мостов служат для передачи измеряемого сигнала в другие схемы систем контроля и регулирования. К таким устройствам относятся реостатные задатчики, контактные сигнализирующие устройства, позиционные регулирующие устройства и преобразователи выходных унифицированных сигналов (последние в данной главе не рассматриваются).

Реостатные задатчики, встраиваемые в приборы, представляют собой переменный проволочный резистор, каркас которого изготовляется из алюминиевой пластины, покрытой изоляционным лаком, или пластмассы. Рабочая обмотка резистора выполнена из манганиновой проволоки или сплава ПдВ. Часть обмотки, по которой движется ползунок задатчика, очищена от изоляции. Ползунок может быть изготовлен в форме шарика, бочонка, лепестка или щеточки.

Задатчик настраивают так, чтобы при соответствии температуры заданному значению ползунок находился бы в середине реостата, а при ее отклонении в ту или иную сторону он пропорционально перемещался бы по реостату. Реостатные задатчики бывают десяти- и стопроцентными. В 10%-ных задатчиках используют перемещение стрелки вторичного прибора в диапазоне + 10 % шкалы. В 100%-ных задатчиках максимальное перемещение ползунка реостата вызывается перемещением стрелки вторичного прибора по всей шкале. Принципиальная схема 10%-го задатчика показана на рис. 1. Она состоит из одного реостата R. Ползунок 10%-го реостатного задатчика связан с пером и указателем задания прибора так, что при соответствии значения регулируемого параметра заданию он располагается точно по середине обмотки задатчика. Отклонение параметра от задания вызывает пропорциональное изменение положения ползунка относительно обмотки в диапазоне ± 10 % шкалы прибора. При подаче сигнала рассогласования, составляющего более ± 10 % диапазона измерения, изменение сопротивления задатчика не происходит; 100%-й реостатный задатчик состоит из реохорда-датчика R1 (параметр), резистора задатчика R2 (задание), резистора точной настройки R3 и механизма установки задания. Ползунок 100 %-го реостатного зададчика установлен так, что он кинематически связан с центральной осью прибора. Поэтому каждому значению измеряемого параметра соответствует определенное положение контактов ползунка реохорда-задатчика на обмотке.

Рис. 1. Принципиальная схема 10%-го задатчика

Рис. 2. Принципиальная схема 100%-го задатчика

В реохордных приборах реохорд-датчик имеет общий ползунок с реохордом измерительной схемы. Каждому значению измеряемой величины соответствует определенное положение контактов ползунка реохорда-датчика на его обмотке. Параллельна реохорд-датчику включен переменный резистор задатчика, так что вместе они образуют измерительный мост. Механизм установки задания воздействует на ползунок резистора задатчика. При изменении регулируемого параметра или задания сигнал рассогласования, пропорциональный величине изменения, поступает на вход электрического регулятора. При соответствии значения параметра заданию сигнал рассогласования равен нулю. Точное согласование задания параметру осуществляют при помощи дополнительного переменного резистора R3, включенного в диагональ моста. Питание реостатных задатчиков осуществляется от внешнего источника переменного тока напряжением не более 12 В. Сигнализирующие устройства позволяют регистрировать достижение определенного значения измеряемого параметра в заданной точке путем замыкания или размыкания электрической цепи.

Сигнализирующие устройства подразделяют на одноконтактные с регулируемой зоной возврата, двухконтактные с регулируемой зоной “норма”, трехконтактные с регулируемой зоной “норма”.

Диаграммы работы контактов сигнальных устройств показаны на рис. 3. Заштрихованная часть диаграммы соответствует замкнутому состоянию контактов. Область замкнутого состояния контакта определяется положением указателя задачи. В трехконтактном сигнальном устройстве с одним указателем задачи последний указывает середину зоны “норма”. В многоточечных приборах с общей задачей для всех точек различают схемы сигнализации с блокировкой сигнала и без блокировки.

В сигнальном устройстве с блокировкой контакты самоблокирующегося реле непрерывно замкнуты, если хотя бы в одной из контролируемых точек измеряемая величина превышает допустимое значение. Съем сигнала производят вручную с помощью кнопки, расположенной на крышке прибора.

Контактные сигнализирующие устройства изготовляют на базе микропереключателей. Конструктивно они объединены с указателями задачи, перемещаемыми вручную на необходимое значение регулирования. При достижении заданного значения включение и выключение микропереключателей осуществляется при помощи кулачков или пальцев следящей системы прибора.

У одноконтактного устройства контакт К1 замыкается, когда регулируемая величина превышает заданное значение А0. Контакт размыкается, когда регулируемая величина будет меньше заданного значения на величину А, называемую “зоной возврата”. Последнюю также называют “дифференциалом”.

В двухконтактных устройствах контакт К1 замкнут, когда регулируемая величина меньше А,. Контакт К2 замкнут, когда регулируемая величина больше А2. Разность между большим и меньшим А у называют зоной “норма”.

В трехконтактных устройствах состояние контактов К! и К2 такое же, как и в двухконтактных, а контакт К3 замкнут в том случае, если регулируемая величина находится в пределах зоны “норма”. Величину дифференциала или зоны “норма” выбирают в пределах 0,5 — 0,7 допустимого диапазона отклонения регулируемой величины.

У приборов с регулирующим устройством регулируемую величину и зону “норма” задают путем установки указателей задачи на соответствующие отметки шкалы. В многоточечных приборах блок задания смонтирован в отдельном корпусе.

На рис. 4 показано однопозиционное сигнализирующее устройство, применяемое в приборах КСЗ. Оно состоит из контактов и задающего диска, располагаемых обычно на лицевой стороне шасси прибора.

Рис. 3. Диаграммы работы контактов сигнальных устройств Рис. 51. Однопозиционное сигнализирующее устройство

Замыкание и размыкание контактов осуществляется при помощи впадины, выточенной на диске. При значении параметра выше задания ролик узла контактов располагается во впадине диска и замыкаются контакты; при значении параметра ниже задания ролик узла контактов поворотом диска выталкивается из впадины, при этом замыкаются контакты. Диск на оси закреплен гайкой.

Трехпозиционное сигнализирующее устройство прибора типа КСЗ выполнено в виде блока, состоящего из платы, трех микропереключателей и четырех дисков. Два диска имеют впадины по окружности, каждый из них работает со своим микропереключателем. Их устанавливают на отметках шкалы “Мало” и “Много”. Два других диска спарены мевду собой, что позволяет изменять ширину впадины и регулировать зону “норма”. Эта пара работает с одним микропереключателем.

На рис. 5 показана конструктивная схема позиционного сигнализирующего устройства кулачкового типа. Устройство состоит из двух или четырех одинаковых контактных узлов, собранных на отдельных платах. На центральной оси, которая связана с указателем прибора, при помощи винта укреплены два или четыре хомутика. При вращении центральной оси против часовой стрелки хомутик отводит стопорную пружину, выводя фиксирующий зуб пружины из паза кулачка, и поворачивает кулачок вокруг оси. Кулачок при повороте через плоскую пружину нажимает кнопку микропереключателя. Поворот кулачка вокруг оси прекращается, когда палец кулачка выходит из зацепления с хомутиком. В этом положении стопорная пружина снова фиксирует своим зубом кулачок, предохраняя его от произвольного проворачивания. При повороте вала по часовой стрелке работа устройства аналогична. Так же работают остальные контактные группы.

При отпущенной кнопке образуется электрическая цепь между выводами микропереключателя (размыкающий контакт) и разрывается цепь между выводами 13 и 12 (замыкающий контакт). При нажатии кнопки образуется цепь между выводами и размыкается цепь между выводами.

Трехпозиционное регулирование всех точек на одно значение с блокировкой сигнала применяется в приборах типа КС2 (рис. 53). Микропереключатели ВЗ и В4 находятся на указателях задачи, причем микропереключатель ВЗ находится на левом (зеленом) указателе и включается в схему через реле Р. При подходе указателя прибора к левому указателю задачи микропереключатель ВЗ замыкает контакты 1 — 2. Через катушку реле Р от обмотки силового трансформатора Т начинает проходить ток, выпрямленный диодами VD1 и VD2. Контакты реле замыкаются. Положение указателя прибора в любой точке шкалы не влияет на замыкание и размыкание внешних цепей, подключаемых к контактам 2А и ЗА, 2А и 2Б.

Снятие блокировки осуществляется нажатием кнопки Кн “Сброс сигнала”, находящейся внутри прибора, или наружной кнопки, подключаемой к контактам 5А и 5Б. Когда указатель находится в положении за правым (красным) задатчиком, внешняя цепь,подключенная к контактам 1А и 1Б, замкнута, цепь, подключенная к контактам 1А и ЗБ, разомкнута.

Четырехконтактное регулирующее устройство с четырьмя указателями задачи, применяемое в приборах серии КС2, имеет следующие задатчики “аварийный мало” (красный); “предупредительный мало” (зеленый); “предупредительный много” (зеленый); “аварийный” много” (красный). В приборах расположены две сигнальные лампы HL1 (с зеленым светофильтром) и HL2 (с красным светофильтром). Снаружи прибора подсоединяются дополнительные сигнальные лампы HL3 – HL5.

Рис. 5. Позиционное сигнализирующее устройство кулачкового типа

Рис. 6. Принципиальная схема трехпозиционного регулирующего устройства всех точек на одно значение с блокировкой сигнала

Рис. 7. Принципиальная схема четырехконтактного регулирующего устройства с четырьмя указателями задачи

Рис. 8. Принципиальная схема трехпозиционного регулирующего устройства для регулирования одной точки в многоточечных приборах

Когда указатель прибора находится в левой части шкалы прибора, не доходя до указателя задачи “аварийный мало”, микропереключатели В1 и В2 замкнуты, а В3 и В4 — разомкнуты. Через обмотку самоблокирующегося реле Р проходит ток, и его контакты PI – РЗ замкнуты. При таком положении в приборе горят сигнальная лампа HL2 с красным светофильтром и наружные сигнальные лампы HL3 и HL5. При увеличении входного сигнала, когда указатель прибора находится между указателями задачи зеленого и красного цвета правой пары, микропереключатель ВЗ срабатывает и замыкается цепь реле Р. В приборе загорается сигнальная лампа HL2, а во внешней цепи — сигнальная лампа HL5.

Когда указатель прибора находится между указателями задачи зеленого цвета в зоне “норма”, горит одна сигнальная лампа прибора HL1. Положение контактов схемы четырехконтактного сигнализирующего устройства соответствует положению указателя прибора в зоне “норма”.

При дальнейшем увеличении входного сигнала, когда указатель прибора находится за указателем задачи красного цвета правой пары, микропереключатель В4 сбрасывает, и в цепи внешнего сигнального устройства горит лампа HL5 и загорается лампа HL4, оповещая о сигнализации “аварийная много”. В случае уменьшения входного сигнала работа четырехконтактного сигнального устройства аналогична приведенной выше.

Трехпозиционное регулирующее устройство для регулирования одной точки в многоточечных приборах показано на рис. 55. Микропереключатели ВЗ и В4, расположенные на указателях задачи, управляют контактами Р1 и Р2 в зависимости от значения регулируемого параметра. Контактные группы КГр1 и КГр2 срабатывают от кулачков, приводимых в действие синхронным электродвигателем. При этом группа КГр1 срабатывает на каждой точке, а группа КГр2 — только на первой регулируемой точке, контакты 5, 11 и 4,10 осуществляют блокировку реле Р1 и Р2 при работе на нерегулируемых точках.

Питание реле осуществляется от двухполупроводникового выпрямителя, собранного на диодах VD1 и VD2, конденсатора С, гасящих резисторов R1 и R2. Схема питается от обмотки силового трансформатора Т.

В пределах указателя прибора от начала шкалы до левого (зеленого) указателя задачи контакт микропереключателя ВЗ замкнут, горит сигнальная лампа HL1 “Мало”. При положении указателя прибора между левым (зеленым) и правым (красным) контакты микропереключателей ВЗ и В4 разомкнуты, через контакты 8, 12 реле Р1 и 1, 9 реле Р2 подключена сигнальная лампа HL2 “Норма”; сигнал блокировки отсутствует. Когда указатель прибора находится за пределами правого указателя задачи (красного), замкнут контакт микропереключателя В4\ горит сигнальная лампа HL3 “Много”.

Рис. 9. Принципиальная схема позиционного регулирующего устройства:
I — трехпозиционное регулирование с настраиваемой зоной включения среднего контакта; II, III – двухпозиционное регулирование с минимальной фиксированной зоной нечувствительности; 5 — контактный задатчик

Позиционное регулирующее устройство в приборах КСЗ состоит из задающего механизма, контактного задатчика, встроенного в прибор и блока реле, смонтированного в отдельной приставке ППР-1М. Позиционное регулирующее устройство предназначено для одного из двух видов регулирования: двухпозиционного с минимальной фиксированной зоной нечувствительности и трехпозиционного с настраиваемой зоной включения среднего контакта.

Кроме автоматического позиционного регулирования данная схема может быть применена для сигнализации достижения измеряемым параметром заданных значений в пределах шкалы прибора. Схема контактного задатчика показана на рис. 57. Подвижный контакт 3 контактного задатчика кинематически связан с пером прибора 12 и ручкой 10 установки задания. Два неподвижных контакта 1 и 2, расположенные на основании контактной группы задатчика, позволяют регулировать зону нечувствительности изменением расстояния между контактами.

Значение параметра, подлежащего регулированию, задается при помощи ручки “Установка задания”. Конец указателя задания устанавливается по направлению к точке, в которой должно быть перо при достижении измеряемым параметром заданного значения. При этом подвижный контакт находится в среднем положении между контактами 1 и 2 и не касается их. Отклонение измеряемого параметра от задания вызывает перемещение подвижного контакта 3 в сторону соприкосновения с одним из неподвижных контактов; с контактом, когда значение измеряемого параметра меньше заданного (контакты 3, 2 “Мало”) ; с контактом 1, когда значение измеряемого параметра больше заданного (контакты 3,1 “много”).

Рис. 10. Схема контактного задатчика:
1-3 контакты задатчика; 4, 7 – рычаги; 5, 8 – стопорные винты; 6 – коромысло; 9 – тяга; 10 – ручка установки задания; 11 – винт (корректор’ задания); 12 – перо прибора; 13 – указатель установки задания; 14, 15 – зажимные винты

В случае двухпозиционного регулирования с минимальной фиксированной зоной нечувствительности в контактном задатчике используется только один неподвижный контакт. При соприкосновении подвижного контакта 3 с контактом срабатывает реле Р2, замыкая при этом цепь О – А. При размыкании контактов реле Р2 обесточивается и якорь отпадает, размыкая при этом цепь О — А и замыкая цепь О — С. Второй неподвижный контакт задатчика в данной схеме выполняет роль механического упора и в схему не включен.

В случае трехпозиционного регулирования в контактном задатчике используются оба неподвижных контакта 1 и 2. При соприкосновении подвижного контакта 3 контактного задатчика с контактом 1 срабатывает реле Р2 и замыкается рабочая цепь О – А. В момент отрыва подвижного контакта от контакта реле Р2 обесточивается и якорь отпадает. При этом размыкается цепь О – А и замыкается цепь О – С. Это положение сохраняется вплоть до соприкосновения подвижного контакта 3 с контактом 2, т. е. в течение времени нахождения параметра в пределах установленной зоны нечувствительности.

В момент соприкосновения подвижного контакта с контактом срабатывает реле Р1; при этом размыкается рабочая цепь О – С и замыкается цепь О — В. При отходе подвижного контакта 3 от контакта 2 реле Р1 обесточивается и якорь отпадает, размыкая цепь О -В и вновь замыкая цепь О — С.

Для исключения неустойчивой работы системы оба реле питаются выпрямленным током через диод VD1 и емкость С. Диоды VD2 и VD3 искрогасящие. Силовые цепи, к которым подключают регулирующий орган, подсоединяют к контактам О, А, В, С. Использование собственно контактного задатчика прибора для сигнализации и регулирования без приставки ППР-1М не допускается.

Зона нечувствительности контактного задатчика составляет 0,5 — 20 % от нормирующего значения измеряемой величины. Регулирующее устройство с раздельной задачей по каждому каналу применяют в многоточечных приборах серии КС2 и КС4. Основным элементом регулирующего устройства является система задающих устройств, состоящих из общего для всех точек регулирования задающего реохорда R26 и отдельного блока реохордов R31 – R42, соединенных по мостовой схеме, питающихся от обмотки силового трансформатора. Реохорд задачи выполнен на одном основании с измерительным реохордом, подвижный контакт которого перемещается одновременно с контактом измерительного реохорда от реверсивного электродвигателя.

Задание на регулирование значения контролируемого параметра устанавливают вручную подвижными контактами линейных реохордов R31 – R42: левый движок — в положение задачи, соответствующее значению “мало”, а правый — значению “много”. В момент совмещения движка реохорда R26 и движка линейного реохорда на вершинах моста отсутствует разность потенциала. Разность действительного и заданного значений контролируемого параметра в виде напряжения разбаланса определенной фазы через переключатель мостов задачи В9 подается на вход фазочувствительного двухканального усилителя УФД1-02 (для приборов КС2) или УМР (для приборов КС4). Усилитель имеет два независимых канала усиления, на один из которых подается разбаланс моста между действительным значением измеряемой величины и заданным значением, соответствующим положению “мало”, а на второй — разбаланс действительного значения измеряемой величины и значения положения “много”. Каждый канал усилителя состоит из каскада усиления по напряжению, ключевого фазочувствительного каскада и эмиттерного повторителя. Нагрузкой усилителя служат управляющие реле Р13 и Р14. Переключатели мостов задачи 139, датчиков и каналов релейного блока В10 работают синхронно, т. е. в момент подключения соответствующего датчика к измерительной схеме подключаются соответствующие мосты задачи и канал регулирования. В зависимости от отклонения контролируемого параметра от заданного значения срабатывает реле Р13 или Р14 и замыкает контакты системы блока БР соответствующего канала регулирования.

Рис. 11. Принципиальная схема многоточечного регулирующего устройства с раздельной задачей по каждому каналу

В качестве блоков используют блоки регулирующих реле типа БР-01, БР-101 и БР-02, БР-102. Блоки БР-01, БР-101 применяют для шести точек при трехпозиционном или двухпозиционном регулировании с зоной нечувствительности, не равной нулю. Блоки БР-02, БР-102 используют для 12 точек при двухпозиционном регулировании с зоной нечувствительности, равной нулю. Блоки БР-101 и БР-102 отличаются соответственно от блоков БР-01 и БР-02 применением реле типа РПУ-2 вместо реле МКУ-48С. Питание блоков осуществляется от сети 220 В, 50 Гц.

Реостатное устройство для дистанционной передачи показаний состоит из добавочного реохорда, подвижный контакт которого жестко связан с контактом измерительного реохорда. Поэтому оба контакта перемещаются одновременно, т. е. каждому значению измеряемой величины соответствует определенное положение подвижного контакта на реохорде дистанционной передачи показаний. Реостатное устройство для дистанционной передачи показаний имеет строго определенное сопротивление, равное (90 ± 0,1) Ом или (300 ± 0,1) Ом.

Реостатное устройство, предназначенное для работы с программным регулирующим устройством, имеет реохорд-датчик с подгоночными катушками. Движок реохорда-датчика механически соединен с движком измерительного реохорда. Поскольку каждому положению указателя соответствует вполне определенное значение измеряемой величины, то и потенциал, снимаемый с реохорда и подаваемый на выход, будет пропорционален измеряемой величины. Сопротивление реохорда, предназначенного для работы с регулирующим устройством, имеет большие допуски в зависимости от серии приборов.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум