Исследование измерительных преобразователей

ПРИБРЕЖНЕНСКИЙ АГРАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ (ФИЛИАЛ)

Кабинет, лаборатория Электрификация сельского хозяйства

^{(учебно-производственные мастерские)}

 

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА № 1

для проведения учебной практики по

МДК 03.02

 

Тема занятия Исследование измерительных преобразователей

линейных перемещений

Рабочее место ______ №1

Название работы Исследование измерительных преобразователей

линейных перемещений

Продолжительность занятия 720 мин.

 

 

Преподаватель Колесникова А.К.

 

 

Рассмотрено и одобрено цикловой комиссией

общетехнических и специальных дисциплин.

Протокол № ____ от «____» _______ 2015 г.

Председатель __________ Тулова Ю.Ф.

Инструкция по технике безопасности

 

1. Общие положения

1.1. Нахождение в лаборатории студентов допускается только с разрешения и под надзором преподавателя (учебного мастера).

1.2. К выполнению работ на оснащении лаборатории допускаются лица только после проведения первичного инструктажа на рабочем месте с личной росписью в "Журнале инструктажей".

1.3. Все участники проведения лабораторных работ должны знать:

- опасные и вредные производственные факторы;

- место нахождения шкафа управления и автоматических выключателей каждого стенда.

 

2. Перед началом работы

2.1. На рабочем месте должно находиться только то оснащение, которое необходимо при выполнении данной практической работы.

2.2. К началу сборки схемы необходимо удостоверится в том, что автоматический выключатель находится в положении “отключено”.

3. Во время работы

3.1. Перед подачей напряжения на лабораторный стенд, преподаватель (учебный мастер) проверяет правильность сборки схемы.

3.2. Студенты, выполняя лабораторную работу, обязаны:

- проводить сборку схемы или включения блоков в соответствии с методическими указаниями;

- все переключения схемы или блоков проводить при снятом напряжении.

3.3. В случае выявления неисправностей оснащения, защитных средств и проводов, перегрева блоков или "зашкаливания" стрелок приборов - немедленно выключить стенд (блок) и сообщить преподавателю (учебному мастеру).

3.4. При временном прекращении лабораторной работы отключить оснащения от электрического напряжения.

 

4. При аварийных ситуациях

4.1. Лабораторное оборудование немедленно отключить от электрической сети в случаях:

- появления дыма или огня в стенде;

- появления электрического напряжения на металлических частях;

4.2. Повторное включение электрического напряжения проводить после выяснения причин аварийной ситуации и устранения повреждения.

 

5. По истечении работы

5.1. Лабораторное оснащение привести в исходное состояние и выключить напряжение.

5.2. Сообщить преподавателю (учебному мастеру) о всех неисправностях, замеченных в процессе работы.

 

 

Исследование измерительных преобразователей

Линейных перемещений

 

Цель работы: Изучить конструкцию и принцип действия первичных преобразователей линейных перемещений, как элементов автоматических систем управления (АСУ).

 

Программа работы

 

1. Изучить принцип работы первичных преобразователей линейных перемещений и ознакомиться с их основными техническими характеристиками.

2. Снять и исследовать статические характеристики. Определить передаточные коэффициенты первичных преобразователей.

3. Произвести анализ полученных данных.

4. УИРС. Исследовать динамические свойства первичных преобразователей.

Общие сведения

Выполнение исследований

 

1. Испытание реостатного измерительного преобразователя (ИП) проводится по схеме 1. Задаваясь линейным перемещением от 0 до 30 мм через заданный преподавателем интервал снять характеристику ИП U = f(l) при прямом и обратном ходе по одноименным точкам.

 

а) б)

Рисунок 2- Схема испытания а) реостатного измерительного преобразователя;

б) бесконтактного путевого выключателя БВК-24.

Опытные данные занести в таблицу, по которым построить статическую характеристику ииз нее определить статический и динамический коэффициенты чувствительности.

2. Испытание путевого переключателя проводится по схеме (рис. 2, б). Линейным перемещением экрана следует задаваться от 0 до 30 через заданный преподавателем интервал в прямом и обратном направлении. Так как характеристика первичного преобразователя является релейной, необходимо также обязательно зафиксировать точку, когда происходит скачкообразное изменение напряжения на входе первичного преобразователя. Контроль осуществлять по измерительному прибору и сигнальной лампе. Опытные данные занести в таблицу, по которым построить статическую характеристику и определить зону нечувствительности бесконтактного переключателя.

 

опыты	Потенциометрический ИП	БВК-24
Длина	Прямой ход	Обратный ход	Длина	Прямой ход	Обратный ход
l, мм	U, B	U, B	l, мм	U, B	U, B
…
n

 

Оформление отчета

 

Отчет должен содержать:

 

1. Тему и цель лабораторной работы.

2. Краткие теоретические данные по данной теме.

3. Схемы испытания.

4. Статические характеристики первичных измерительных преобразователей.

5. Произвести необходимые расчеты по определению передаточных коэффициентов для реостатного первичного преобразователя и зоны нечувствительности для бесконтактного переключателя.

6. Выводы.

 

Для линейной статической характеристики передаточный коэффициент ИП определяется как соотношение выходной величины Xвых к входной Хвх:

(1)

Для нелинейной статической характеристики передаточный коэффициент датчика определяется как отношение приращения выходной величины DХвых и приращению входной величины DХвх:

(2)

Передаточные коэффициенты определяют для средней части статической характеристики.

Зона нечувствительности БВК-24 определяется как разность между положениями экрана, соответствующими включению l_вкл и отключению l _откл:

(3)

Контрольные вопросы

 

1. Для каких целей используются первичные преобразователи, изучаемые в данной работе?

2. Объяснить принцип работы потенциометрического первичного преобразователя?

3. Что представляет собой статическая характеристика первичного преобразователя?

4. Что понимается под коэффициентом чувствительности первичного преобразователя?

5. От чего зависит зона нечувствительности потенциометрического первичного преобразователя с проволочным резистором?

6. Объясните явление гистерезиса в магнитных материалах

7. Назовите, какие из изучаемых первичных преобразователей могут использоваться для непрерывного контроля, а какие для дискретного. Привести примеры применения. Почему?

8. Объясните принцип работы бесконтактного конечного выключателя БВК-24.

Литература

1. Бородин И.Ф., Кирилин Н.И. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. – М.: Колос, 1977. – с. 96-102.

2. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики. – М.: Колос, 1982. – с.57-60.

3. Кудрявцев И.Ф., Шкляр О.С., Матюнина Л.Н. Автоматизация производственных процессов на фермах. – М.: Колос, 1976. – с.38-40.

4. Электрооборудование животноводческих предприятий и автоматизация производственных процессов в животноводстве /Под ред. И.Ф. Кудрявцев. - М.: Колос, 1979. – с.147-148 – (Учебники и учеб. пособия для с.-х. учеб. заведений).

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования
«КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. Вернадского» (ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)

ПРИБРЕЖНЕНСКИЙ АГРАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ (ФИЛИАЛ)

Кабинет, лаборатория Электрификация сельского хозяйства

^{(учебно-производственные мастерские)}

 

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА № 2

для проведения учебной практики по

МДК 03.02

 

Тема занятия Исследование статических свойств измерительных

преобразователей лучистой энергии

Рабочее место ______ №2

Название работы Исследование статических свойств измерительных

преобразователей лучистой энергии

Продолжительность занятия 720 мин.

 

Преподаватель Колесникова А.К.

 

 

Рассмотрено и одобрено цикловой комиссией

общетехнических и специальных дисциплин.

Протокол № ____ от «____» _______ 2015 г.

Председатель __________ Тулова Ю.Ф.

Инструкция по технике безопасности

 

1. Общие положения

1.1. Нахождение в лаборатории студентов допускается только с разрешения и под надзором преподавателя (учебного мастера).

1.2. К выполнению работ на оснащении лаборатории допускаются лица только после проведения первичного инструктажа на рабочем месте с личной росписью в "Журнале инструктажей".

1.3. Все участники проведения лабораторных работ должны знать:

- опасные и вредные производственные факторы;

- место нахождения шкафа управления и автоматических выключателей каждого стенда.

 

2. Перед началом работы

2.1. На рабочем месте должно находиться только то оснащение, которое необходимо при выполнении данной практической работы.

2.2. К началу сборки схемы необходимо удостоверится в том, что автоматический выключатель находится в положении “отключено”.

4. Во время работы

4.1. Перед подачей напряжения на лабораторный стенд, преподаватель (учебный мастер) проверяет правильность сборки схемы.

3.2. Студенты, выполняя лабораторную работу, обязаны:

- проводить сборку схемы или включения блоков в соответствии с методическими указаниями;

- все переключения схемы или блоков проводить при снятом напряжении.

3.3. В случае выявления неисправностей оснащения, защитных средств и проводов, перегрева блоков или "зашкаливания" стрелок приборов - немедленно выключить стенд (блок) и сообщить преподавателю (учебному мастеру).

3.4. При временном прекращении лабораторной работы отключить оснащения от электрического напряжения.

 

4. При аварийных ситуациях

4.1. Лабораторное оборудование немедленно отключить от электрической сети в случаях:

- появления дыма или огня в стенде;

- появления электрического напряжения на металлических частях;

4.2. Повторное включение электрического напряжения проводить после выяснения причин аварийной ситуации и устранения повреждения.

 

5. По истечении работы

5.1. Лабораторное оснащение привести в исходное состояние и выключить напряжение.

5.2. Сообщить преподавателю (учебному мастеру) о всех неисправностях, замеченных в процессе работы.

 

Программа работы

 

1. Ознакомиться с устройством и паспортными данными фоторезисторов, представленных на стенде.

2. Снять вольт - амперную характеристику фоторезисторовтипа ФСК-1Г при двух различных уровнях освещенностях.

3. Снять световые характеристики при двух различных величинах напряженияна фоторезисторе. Определить удельнуючувствительность фоторезистора К₀.

4. Изучить принципиальную электрическуюсхему фотореле и испытать его.

5. УНИРС. Экспериментально исследовать разгоннуюхарактеристику фоторезистора.

Общие сведения

 

Оптические (световые)измерительные преобразователи (ИП) применяютсякак элементавтоматики, реагирующиена появлениеили исчезновение световоголучаиликоличество световых импульсов.

В сельском хозяйствеоптические ИП используются в устройствах автоматического отключения к включения уличного освещения (в зависимости от смены дня и ночи); в регуляторах освещенности, интенсивности и облучения в теплицах, в животноводстве и птицеводстве, в измерителях дымности воздуха и мутности воды, газоанализаторах, в устройствах контроля пламени в топках, работающих на жидкомтопливе, в различных защитных устройствах и т.п.

В качестве воспринимающихся элементов в оптическихИП наряду с электровакуумными фотоэлементами используются – фотодиоды, фототриоды, фототиристоры и фоторезисторы.

Фоторезисторы - это пассивные полупроводниковые элементы, электропроводность которых зависит от величины лучистого потока, освещающего чувствительный слой. Для изготовления фоторезисторов применяют сернистый свинец, сернистый кадмий, соленид сурьмы, германий, окись теллура. Фоторезисторы имеет высокую светочувствительность, простую конструкцию, малые габариты, значительную мощность рассеивания и практически неограниченный срок службы. Они могут работать в цепях постоянного и переменного тока. Эти качества обусловили широкую область применения фоторезисторов.

К недостаткам фоторезисторов следует отнести некоторую зависимостьих параметров от температуры и нелинейную зависимость величины фототока от светового потока, а также значительную инерционность.

Выполнение исследований

 

1. Оснащение рабочего места

 

Ознакомиться с конструктивным исполнением и паспортными данными фоторезисторов ФСК-1, ФСК-1Г, ФСК-6, ФСА-1, представленными на стенде.

Электрическая схема испытаний фоторезистора ФСК-1Г показана на рис. 1. Фоторезистор помешен в световую камеру (на рис. 1 показана пунктиром), освещенность в которойизменяется подачей большего или меньшего напряженияна осветительную лампуHL. Лампа подключена к напряжению 220 В через регулятор напряжения R2. Освещенность измеряется люксметром, чувствительный элемент которого, также находится в световой камере. Световаякамера смонтированана обратной стороне стенда.

Рис. 1- Принципиальная схема испытания фоторезистора

 

Напряжение на фоторезисторе изменяется потенциометром R1. Напряжение и ток через фоторезистор измеряются соответственно вольтметром PV и миллиамперметром PA.

 

2. Снятие вольт - амперных характеристик фоторезистора.

Вольт - амперные характеристики фоторезистора снимаются при двух значениях освещенности (задаваемой преподавателем). Напряжениеизменять потенциометром R2 через равные интервалы (5-6 точек) до достижения тока через фоторезистор 1мА. Чтобы выбрать точки замеров вначале необходимо провести опыт без замеров, а затем повторить его, записывая результаты в таблицу. По результатам измерений построить вольт - амперные характеристики при двух значениях Е на общем графике.

 

Таблица 1- Результаты испытаний фоторезистора

 

ВАХ	Энергетическая характеристика
Е = лк	Е = …..лк	U = …. B	U = …. B
I, mA	U, B	I, mA	U, B	E, лк	I, mA	R, кОм	Е, лк	I, mA	R, кОм

 

3. Снятие энергетических характеристик фоторезистора.

Энергетическая характеристика фоторезистора - снимается при двух фиксированных значениях напряжения (задаваемых преподавателем), которые первоначально устанавливаются потенциометром R1. Освещенность в световой камере изменяется с помощью потенциометра R2 до максимального значения тока равного I мА с интервалом 0,2 мА. Сопротивление фоторезистора при различной освещенности определить по закону Ома.

По результатам измерений и вычислений построить энергетические характеристики и при двух значениях напряжения на общем графике.

3. Исследование работы фотореле ФР-2.

Фотореле ФР-2 (рис. 2) предназначено для автоматического включения и отключения уличного освещения, а также может служить в качестве элемента контроля и управления иными объектами.

Рис. 2 - Принципиальная схема фотореле ФР –2.

 

Если фотореле используется для управления уличным освещением, то оно устанавливается на комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) и работает следующим образом. При увеличении освещенности (рассвет) сопротивление фоторезистора RЕ в цепи транзистора уменьшается, соответственно увеличиваются токи базы и токи в цепиэмиттер - коллектор, т.е. транзисторы VT1 и VT2открываются. Транзистор VТ2 шунтирует катушку реле К, в результате чего она обесточивается и реле своими контактами размыкает цепь управления уличным освещением.

Уменьшение освещенности в вечернее время приводит к увеличению сопротивления фоторезистора RЕ, соответственно уменьшаются токи базы и токи в цепи эмиттер - коллектор транзисторов VТ1 и V Т2, т.е. транзисторы VТ1 и VТ2 закрываются. Реле К срабатывает и своими контактами замыкает цепь управления уличным освещением. Фотореле ФР-2 промышленного изготовления смонтировано в правой части стенда. Переменное напряжение на него подается тумблером S1.

Подключив фоторезистор, находящийся в световой камере к фотореле, определить величины освещенности, при которых срабатывает фотореле. Затем определить зону нечувствительности фотореле как разность порогов срабатывания ΔЕ = Е_ср - Е_опт.

Регулировка порогов срабатывания фотореле осуществляется потенциометром R4, размещенным в правой верхней части его корпуса.

Изменение сопротивления фотореле фиксируется при помощи лампочек, смонтированных рядом с реле. Следует отметить запаздывания показаний люксметра от действительного значения освещенности в световой камере. Фиксировать значение освещенности следует только в установившемся режиме.

 

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

 

1. Тему и цель лабораторной работы.

2. Краткие теоретические данные по данной теме.

3. Схемы испытания.

4. Вольт-амперную и энергетическую характеристики.

5. Расчеты удельного коэффициента чувствительности фоторезистора и зоны нечувствительности фотореле.

 

Определить удельный коэффициент чувствительности К₀ фоторезистора при максимальном значении тока и напряжении 30 В:

,

где I - ток фоторезистора,А;

U - напряжение на фоторезисторе. В;

- световой поток,лм;

S - площадь светочувствительного слоя, м;.

Е - освещенность, лк.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какова физическая сущность работы фоторезисторов?

2. Каковы преимущества и недостатки фоторезисторов по сравнению свакуумными фотоэлементами?

3. Для каких целей используются фоторезисторы в схемах автоматики? Назовите области применения фоторезисторов.

4. Какие величины и зависимости характеризуют свойства фоторезисторов?

5. В чем состоит определение характеристик фоторезисторов?

6. Объясните принцип работы фотореле.

 

Литература

 

1. Бородин И.Л. Кириллин Н.И. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. - К.: Колос, 1977. - С.107-112.

2. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики. -П .: Колос, 1982. - С. 75-82.

3. Жеребцов И.П. Основы электроники. – 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Леннигр. Отд-ние, 1989. – 352 с: ил.

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования
«КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. Вернадского» (ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)

ПРИБРЕЖНЕНСКИЙ АГРАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ (ФИЛИАЛ)

 

Кабинет, лаборатория Электрификация сельского хозяйства

^{(учебно-производственные мастерские)}

 

 

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА № 3

для проведения учебной практики по

МДК 03.02

 

Тема занятия Исследование работы первичных преобразователей

деформаций, усилий, сил и перемещений

Рабочее место ______ №3

Название работы Исследование работы первичных преобразователей

деформаций, усилий, сил и перемещений

Продолжительность занятия 720 мин.

 

Преподаватель Колесникова А.К.

 

Рассмотрено и одобрено цикловой комиссией

общетехнических и специальных дисциплин.

Протокол № ____ от «____» _______ 2015 г.

Председатель __________ Тулова Ю.Ф.

Инструкция по технике безопасности

 

1. Общие положения

1.1. Нахождение в лаборатории студентов допускается только с разрешения и под надзором преподавателя (учебного мастера).

1.2. К выполнению работ на оснащении лаборатории допускаются лица только после проведения первичного инструктажа на рабочем месте с личной росписью в "Журнале инструктажей".

1.3. Все участники проведения лабораторных работ должны знать:

- опасные и вредные производственные факторы;

- место нахождения шкафа управления и автоматических выключателей каждого стенда.

 

2. Перед началом работы

2.1. На рабочем месте должно находиться только то оснащение, которое необходимо при выполнении данной практической работы.

2.2. К началу сборки схемы необходимо удостоверится в том, что автоматический выключатель находится в положении “отключено”.

5. Во время работы

5.1. Перед подачей напряжения на лабораторный стенд, преподаватель (учебный мастер) проверяет правильность сборки схемы.

3.2. Студенты, выполняя лабораторную работу, обязаны:

- проводить сборку схемы или включения блоков в соответствии с методическими указаниями;

- все переключения схемы или блоков проводить при снятом напряжении.

3.3. В случае выявления неисправностей оснащения, защитных средств и проводов, перегрева блоков или "зашкаливания" стрелок приборов - немедленно выключить стенд (блок) и сообщить преподавателю (учебному мастеру).

3.4. При временном прекращении лабораторной работы отключить оснащения от электрического напряжения.

 

4. При аварийных ситуациях

4.1. Лабораторное оборудование немедленно отключить от электрической сети в случаях:

- появления дыма или огня в стенде;

- появления электрического напряжения на металлических частях;

4.2. Повторное включение электрического напряжения проводить после выяснения причин аварийной ситуации и устранения повреждения.

 

5. По истечении работы

5.1. Лабораторное оснащение привести в исходное состояние и выключить напряжение.

5.2. Сообщить преподавателю (учебному мастеру) о всех неисправностях, замеченных в процессе работы.

 

Исследование работы первичных преобразователей

деформаций, усилий, сил и перемещений.

 

Цель работы: Изучить конструкциюи принцип действия первичных преобразователей деформаций, усилий, сил и перемещений на базе тензорезисторов

Программа работы:

1. Изучить принцип работы первичных преобразователей деформаций, усилий, сил и перемещений на базе тензорезисторов и их основные технические характеристики.

2. Снять и исследовать тарировочные кривые для определения напряжения изгиба в стальной пластинке и кручения в стальной трубе.

3. Произвести анализ полученных данных.

 

Указания по подготовке к работе

1. Изучить по рекомендованной литературе устройство и принцип действия тензорезисторов.

2. Ответить на контрольные вопросы, используя рекомендованную литературу.

Теоретические сведения

 

Тензорезистор (от лат. tensus – напряженный и резистор), резистор, изменяющий свое электрическое сопротивление вследствие деформации, вызываемой приложенными к нему механическими напряжениями В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта, заключающегося в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации.

Сжатие или растяжение проволоки вызывает изменение ее длины, поперечного сечения и удельного электрического сопротивления, что приводит, в конечном счете, к изменению электрического сопротивления проволоки.

Основные требования, предъявляемые к материалу тензорезисторов:

- возможно большое значение коэффициента относительной чувствительности S_Д;

- малая величина температурного коэффициента сопротивления;

- высокое удельное сопротивление материала, из которого изготавливается преобразователь, так как необходимо стремиться к возможно меньшей площади, занимаемой преобразователем.

Тензометрические измерительные преобразователи применяют для измерения упругих деформаций (напряжений), давлений, сил, направления сил, малых перемещений, вибраций и ускорений в различных частях механических конструкций; а также для измерения упругих колебаний с частотой до 50 кГц в условиях высоких температур и влажностей.

Основные технические данные тензорезисторов:

- чувствительность S_Д (для проволочных – 2…14, для полупроводниковых - 100…200)

- номинальное электрическое сопротивление г (10-3000 Ом)

- максимальная рассеиваемая мощность Р., которая определяется допустимым током и боковой поверхностью датчика (для константановой проволоки при диаметре 0,025 мм ток не должен превышать 20 мА, а при диаметре 0,1 мм - 300 мА;

- геометрические размеры – длина и ширина петель решетки;

- ползучесть – изменение воспринимаемой деформации при постоянном значении значения деформации;

- сопротивление изоляции;

- влагостойкость

При работе тензорезистора на измеряемую деформацию реагирует лишь часть его длины, в связи с этим его чувствительность S_Д меньше коэффициента S_М, характеризующего чувствительность материала.

Тензорезисторы в зависимости от используемого материала подразделяются на проволочные, фольговые, пленочные и полупроводниковые

Проволочные тензорезисторы. (2ПКБ, 2ПКП, КФ4П1, КФ5П1 и др.)

Конструкция - на полоске тонкой бумаге (подложке) на лаковой пленке наклеивается тонкая проволока (диаметром 0,02…0,05 мм), уложенная зигзагообразно в виде петель решетки, к концам которой приварены выводы. Сверху петли решетки покрываются слоем лака.

Достоинства: небольшие габариты, малый вес, дешевизна, безинерционность, возможность размещения в труднодоступных местах, простота в применении, стабильность, отсутствие гистерезиса.

Недостатки:

- малая величина относительного изменения сопротивления (менее 1 %);

- температурная погрешность

Фольговые тензорезисторы (48Т-2)

Фольговые тензорезисторы имеют решетку не круглого, а прямоугольного сечения. Решетка изготавливается из тонких полосок фольги и наносится на лаковую подложку. В качестве материала фольги используется золото-серебрянный, медно-никелевый, нержавеющие и титановые сплавы.

Достоинства: более высокая теплоотдача, возможность увеличения сечение концов решетки, лучшую восприимчивость деформаций.

Полупроводниковые тензорезисторы (КТД-1, КТД-2, КТДМ-1А, КТЭ, КТЭМ, Ю-8, Ю-12 и др)

Чувствительный элемент полупроводниковых тензорезисторов изготавливается путем вырезания бруска из полупроводникового монокристалла. В качестве материала используется германий, кремний, арсенид галлия, фосфид индия и др.

Достоинства: большой выходной сигнал, продолжительный срок службы, малые размеры, высокую чувствительность, высокое активное сопротивление (до 50 кОм)

Недостатки: имеют малую механическую прочность, неустойчивые характеристики, значительный гистерезис (2-3 %), разброс параметров в одной партии (до ± 20 %)

Принцип действия проволочного тензометрического датчика основан на зависимости его электрического сопротивления от деформации.

Изменение сопротивления Dг проволоки при ее сжатии или растя­жении связано с относительной деформацией: .

Коэффициент чувствительности определяется уравнением

,

где - относительное изменение удельного электрического сопротивления проволоки при ее деформации;

m - коэффициент Пуанссона - относительное изменение удельного электрического сопротивления проволоки при ее деформации (для металлов 0,24 … 0,40).

Наиболее часто в этих измерительных преобразователях используется нихром, константан, манганин, никель, хромель и висмут для которых S_Д = l,9…14.

Максимальное значение относительного изменения сопротивления - составляет долю процента, поэтому предъявляются повышенные требования к точности измерения, а в измерительной схеме предусматривается температурная компенсация.

На рисунке 5 решетка тензодатчика выполнена из проволоки, уло­женной рядами и наклеенной на бумажную подкладку. К концам про­волоки приваривают выводы, сверху на решетку наклеивают защитную бумажную полоску. Существуют также тензодатчики, изготовленные путем травления из фольги.

Тензодатчики наклеивают на испытываемую деталь клеем, который обладает высокой упругостью при сдвиге, высоким электрическим сопротивлением и не деформируется под действием окружающей среды.

На рисунке 75 показаны схемы включения в мост (в) и наклейки двух датчиков на кронштейн (г). Здесь Rд₁, и Rд₂,—сопротивление дат­чиков; R₂ и R₃ - постоянные сопротивления; R₁- настроечное сопро­тивление. служащее для установки измерительного прибора в нулевое состояние.

Применение двух датчиков повышает чувствительность моста в два раза. Кроме того, включение второго датчика, как отмечалось ранее, необходимо также для температурной компенсации и исключе­ния влияния неизмеряемых деформаций (например, поперечных).

Мостовые тензометрические схемы могут работать на постоянном и переменном токе. В нашем случае мост питается от источника по­стоянного напряжения 12 В, а измерительным органом является микро­амперметр.

Содержание отчета.

В отчете должны быть приведены краткие сведения об тензорезисторах, принципиальные схемы включения (рис. 75), паспортные данные тензорезисторов, расчетные формулы и расчеты, результаты испытаний в виде таблице и кривые зависимостей І=f(d_из) и І=f(d_кр), выводы по работе.

Таблица 1 Снятие тарировочных кривых тензометрического моста

номер опыта	на изгиб	на кручение
b = м h = м L = м W = м^3	d1 = м d2 = м L = м W = м^3
F	I	M	dИЗ	F	I	M	dКР
	Н	мкА	Н×м	Н/м^2	Н	мкА	Н×м	Н/м^2
…
n

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используются первичные преобразователи механических усилий?

2. Расскажите о принципе действия тензометрических датчиков.

3. Как можно тензорезистором измерить механические усилия во вращающихся частях машин?

4. В чем состоит преимущество включения двух тензорезисторов в плечи измерительного моста?

5. Сравните преимущества и недостатки металлических и полупро­водниковых тензорезисторов.

6. Какими первичными преобразователями удобнее измерять механические усилия на большом расстоянии?

7. Почему чувствительность тензорезисторов меньше чувствительности материала, из которого изготовлен измерительный преобразователь?

 

Литература

 

1. Колесов Л.В. Основы автоматики. М., Колос, 1978.

2. Квартин М.И. Электромеханические и магнитные устройства автоматики: Учебник для учащихся электроприборостроительных техникумов. 2-е изд., перераб. И доп..- М.: Высш. школа. 1979. – 362 с., ил.

3. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики. М., Колос, 1982.-303 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).

4. Бохан Н.И., Дайнеко В.А., Фурсенко С.Н. Контрольно- измерительные приборы в сельском хозяйстве: Справ. пособие. - Мн.: Ураджай, 1989.-160 с.: ил.

 

 

 

а) б) в)

 

 

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования
«КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. Вернадского» (ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)

ПРИБРЕЖНЕНСКИЙ АГРАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ (ФИЛИАЛ)

 

Кабинет, лаборатория Электрификация сельского хозяйства

^{(учебно-производственные мастерские)}

 

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТОЧКА № 4

для проведения учебной практики по

МДК 03.02

 

Тема занятия Исследование статических свойств измерительных

преобразователей температуры

Рабочее место ______ №4

Название работы Исследование статических свойств измерительных

преобразователей температуры

Продолжительность занятия 540 мин.

 

Преподаватель Колесникова А.К.

 

 

Рассмотрено и одобрено цикловой комиссией

общетехнических и специальных дисциплин.

Протокол № ____ от «____» _______ 2015 г.

Председатель __________ Тулова Ю.Ф.

Инструкция по технике безопасности

 

1. Общие положения

1.1. Нахождение в лаборатории студентов допускается только с разрешения и под надзором преподавателя (учебного мастера).

1.2. К выполнению работ на оснащении лаборатории допускаются лица только после проведения первичного инструктажа на рабочем месте с личной росписью в "Журнале инструктажей".

1.3. Все участники проведения лабораторных работ должны знать:

- опасные и вредные производственные факторы;

- место нахождения шкафа управления и автоматических выключателей каждого стенда.

 

2. Перед началом работы

2.1. На рабочем месте должно находиться только то оснащение, которое необходимо при выполнении данной практической работы.

2.2. К началу сборки схемы необходимо удостоверится в том, что автоматический выключатель находится в положении “отключено”.

6. Во время работы

6.1. Перед подачей напряжения на лабораторный стенд, преподаватель (учебный мастер) проверяет правильность сборки схемы.

3.2. Студенты, выполняя лабораторную работу, обязаны:

- проводить