Разработка и выбор функциональной схемы устройства.

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.

Еще статьи по технике и технологиям

Разработка цифрового тахометра, измеряющего в диапазоне от 1200 до 6000 обмин с погрешностью 0.2 %
Целью этого курсового проекта является разработка цифрового тахометра измеряющего в диапазоне от 1200 до 6000 об/мин с погрешностью 0.2 % от измеряемой величины. Реализации цифрового тахометра предполагается на микросхемах серии К555. ...

Система отображения информации
В качестве примера структурной схемы контроллера была выбрана структурная схема автоматизированной системы контроля (АСК) [7]. В таких системах необходимая информация об объекте контроля, формируется с помощью измерительных датчико ...