Датчик электромагнитного расходомера состоит из катушки индуктивности с сердечником , создающей магнитное поле , и электродов , вмонтированных в трубу , с которых снимается полезный сигнал. Для разработки структурной схемы необходимо рассмотреть векторную диаграмму токов и напряжений датчика. Схема замещения реальной катушки индуктивности представлена на рисунке.2.1, где:
Рисунок 2.1- Схема замещения реальной катушки индуктивности
- активное сопротивление обмотки катушки индуктивности- сопротивление, учитывающее потери в стали
Построим для этой схемы векторную диаграмму токов и напряжений. Векторная диаграмма токов и напряжений представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2- Векторная диаграмма токов и напряжений
На диаграмме изображён сигнал , снимаемый с электродов Uэ и представляющий собой сумму двух сигналов: полезного сигнала Uпол и трансформаторной ЭДС Uтр.
Эквивалентная схема подключения электродов датчика для снятия информационного сигнала изображена на рис.2.3
Рисунок 2.3- Схема подключения датчика для снятия информационного сигнала
Для этой схемы должно выполняться условие: входное сопротивление измерительного усилителя должно быть на несколько порядков выше сопротивления датчика.
Сигнал, снимаемый с электродов содержит в себе полезную составляющую которая описывается формулой:
(2.1)
где - магнитная индукция
- расстояние между электродами
- скорость потока и трансформаторной ЭДС
(2.2)
где - площадь контура образуемого подводящими проводниками, находящимися в магнитном поле
- частота магнитного поля пронизывающего движущийся поток жидкости.
На рисунке 2.4 представлена примерная структурная схема расходомера на основе электромагнитного датчика расхода.
Рисунок 2.4- Структурная схема расходомера на основе электромагнитного датчика расхода
ГСК -генератор синусоидальных колебаний;
ИП - источник питания;
ПНТ- преобразователь напряжение - ток;
Инд - индуктор;
Э1,Э2 - электроды;
Ус- усилитель;
ПТН - преобразователь ток-напряжение;
ФСУ - фазосдвигающее устройство;
ФУН- формирователь управляющего напряжения;
ФЧВ- фазочувствительный выпрямитель;
Ф-фильтр;
МК- микроконтроллер;
УИ- устройство индикации;
Кл - клавиатура.
Описание предполагаемой работы устройства
С генератора синусоидальных колебаний через преобразователь напряжение - ток сигнал подаётся на индуктор , который отвечает за создание рабочего магнитного потока. Индуктор представляет собой две катушки индуктивности. При подаче на катушки тока возбуждения создается магнитное поле, которое наводит в электропроводной жидкости, движущейся в трубе, ЭДС. Значение ЭДС, пропорциональное скорости движения жидкости, а, значит, и расходу, снимается с двух измерительных электродов, расположенных напротив друг друга в диаметральной плоскости трубы.
Полезный сигнал ,снятый с двух электродов датчика, усиливается и поступает на фазочувствительный выпрямитель; также на него подаётся прямоугольный сигнал с с индуктора через преобразователь ток-напряжение, фазосдвигающее устройство и формирователь управляющего напряжения.
Далее сигнал отфильтровываем ,делая его таким образом пригодным для дальнейшей его обработки АЦП, который необходим чтобы преобразовать аналоговые показания с датчика в двоичный код. Микроконтроллер производит обработку получаемой информации, вычисляет необходимые значения функций :скорости потока , накопленный расход и регистрирует моторное время и расход , пересылает при необходимости информацию на ПК, выводит данные на полупроводниковые индикаторы.
Расчёт параметров измерительных приборов для измерения электрического тока, напряжения и сопротивления, определение их метрологических характеристик
Измерения - один из важнейших путей познания природы человеком. Они
играют огромную роль в современном обществе. Наука и промышленность не могут
существовать без измерений. Недаром великий русский учёный Дмитрий Иванович
Менделеев ...
Система оповещения кораблей
Для судов, находящихся в море, первостепенную важность
приобретает вопрос получения информации, так или иначе связанной с
безопасностью мореплавания и безопасностью человеческой жизни на море. К такой
информации относятся извещения мор ...