Измерение давления

Измерение давления газа и жидкости в агрегатах и системах автомобиля осуществляется, как правило, при помощи измерительных систем, состоящих из первичных преобразователей – датчиков, а также усилителей сигналов датчиков (электронных усилителей).

Первичные преобразователи – датчики преобразующие изменение давления рабочего тела в изменение сопротивления. Датчики давления обычно бывают тензометрического или реохордного типа. Несколько реже встречаются датчики давления емкостного типа. На рис. 21 приведены функциональные схемы датчиков реохордного и тензометрического типа.

Датчик давления реохордного типа (рис. 21, а) состоит из корпуса 1, внутри которого расположена диафрагма 2, соединенная штоком 3 с реохордом 6. Датчик давления реохордного типа работает следующим образом. При подаче на вход датчика рабочего тела, его давление Р_w воздействует на диафрагму 2, посредством чего она прогибается и через шток 3 передвигает подвижный контакт реохорда 6 изменяя его сопротивление. В результате в любой момент времени сопротивление реохорда прямо пропорционально величине давления рабочего тела Р_w.

Датчик давления тензометрического типа (рис. 21, б) состоит из корпуса 1, внутри которого расположена диафрагма 2, соединенная штоком 3 с тензометрической балкой 4. На тензометрической балке 4 наклеены и соединены по мостовой схеме тензометрические датчики 5.

Датчик давления тензометрического типа работает следующим образом. При подаче на вход датчика рабочего тела, его давление Р_w воздействует на диафрагму 2, посредством чего она прогибается и через шток 3 изгибает тензобалку 4 изменяя сопротивление тензометрического моста.

а) б)

Рис. 21. Структурные схемы датчиков давления:

а) – реохордного; б) – тензометрического; 1 – корпус датчика, 2 – диафрагма, 3 – соединительный шток, 4 – тензометрическая балка, 5 – тензометрические датчики, 6 – реохорд

Тензометрический мост запитан от стабилизированного источника тока. В результате в любой момент времени ток разбаланса тензометрического моста прямо пропорционален величине давления рабочего тела Р_w.

В качестве примера рассмотрим устройство промышленных датчиков давления, модели КАРАТ-ДИ–13/16–УХЛ31–0,5–1МПа–05В–IP54Р с диапазоном измерения давления от 0 до 1,0 МПа.

Датчик давления КАРАТ-ДИ предназначен для работы в системах измерений, контроля, регу­лирования и управления технологическими процессами. Он обеспечивают непрерывное преобразова­ние избыточного давления, а при смещении настройки датчика, преобразование избыточного давления-разрежения жидких и газообразных сред в нормированный выходной сигнал по­стоянного напряжения. Датчик работает от постоянного тока, напряже­нием U_п=12÷24 В.

Технические характеристики датчика давления КАРАТ-ДИ:

1. Диапазон измерения давления ....................................................0÷1,0 МПа

2. Допустимая перегрузка подавлению ………………..…………1,5 МПа

3. Выходной сигнал…………………………………………..........0÷5 В

4. Относительная погрешность ......................................................0,5%

5. Напряжение питания ……………………………………..…… ±12 В

6. Сопротивление нагрузки R_н на выходе датчика …R_н ≤ (U_n-12)/0,02 [Ом]

7. Климатическое исполнение ………………………………...… УХЛ3,1

8. Диапазон рабочих температур окружающей среды …….... .(+5 ÷ +50)°С

В корпусе датчика КАРАТ – ДИ встроена схема усиления и преобразователя сигнала, (рис. 22).

Рис. 22. Схема преобразователя сигнала датчика КАРАТ – ДИ

Uп «+», Uп «-» – напряжение внешнего (первичного) питания схемы; Uc, Ic, Fc – сигнал напряжения, токовый и частотный, соответственно; «+Uвп», «-Uвп» – напряжение вторичного питания элементов схемы; Uоп – опорное напряжение; ВИП – вторичный источник питания; ТМ – тензомост; ДУ – дифференциальный инструментальный усилитель; ПНТ и ПНЧ – преобразователи напряжения в ток и частоту, соответственно; ТКН, ТКЧ – цепи термокомпенсации «нуля» и «чувствительности» (диапазона), соответственно; Лин – цепь линеаризации; R_д – резистор корректор диапазона; R_о – резистор корректор «нуля»; ПД – узел переключения диапазонов; УСН – узел смещения нуля.

Напряжение на выходе датчика КАРАТ-ДИ прямо пропорционально величине давления рабочего тела Р_w на его входе.