Описание резистивного датчика давления.

Резистивный датчик давления изображен на рисунке 70.1

Рис 70.1 Резистивный датчик давления

Упругим чувствительным элементом является трубчатая пружина 1, посредством которой, измеряемое давление преобразуется в линейное перемещение. Одним концом пружина 1 закреплена в центральном штуцере 2, а другим свободным концом при помощи тяги 3 соединена с поводком 4. Поводок соединен с чувствительной мембранной и закреплен на оси 5 и вращается вместе с нею в подшипниках, один из которых расположен на основании 6 механизма, а другой – в корпусе 7 датчика. Поводок 4 снабжен двумя щетками 8 с контактами 9. Основание 6 механизма крепится на штуцере 2. На лапах основания 6 установлен реостат 10. Механизм датчика имеет возвратную пружину 11, которая служит для устранения зазоров в сопрягаемых элементах. Под действием давления мембрана изгибается, свободный конец пружины 1 перемещается и посредством тяги 3 поворачивает поводок 4 с щетками 8, вызывая изменение сопротивления датчика. Измерение сопротивления датчика измеряется относительно корпуса датчика и клеммы 19.

Принцип действия пленочного датчика массового расхода воздуха (ДМРВ). Достоинства и недостатки датчика.

Датчик устанавливается между воздушным фильтром и шлангом впускной трубы.

Данный вид датчика состоит из керамического основания, на котором расположена пленка, в которую вмонтированы нагреватель R_н, измерительные Rt2, Rt3, и компенсационные Rt4 и Rt5 резисторы. В потоке поступающего воздуха находятся электрически нагреваемые тела (чувствительные элементы), которые охлаждаются воздушным потоком.

Принципиальная схема пленочного ДМРВ представлена на рисунке 71.1.Схема регулирования нагревательного тока через Rн поддерживает постоянную разность температуры между потоком воздуха и нагретыми терморезисторами Rt4 и Rt5, и ток нагрева пропорционален массе воздушного потока. При данном методе измерения производится учет плотности воздуха, как она так же определяет величину теплоотдачи от тела к воздуху. Нагревательным элементом является пленочный пластиновый резистор Rн, который вместе с другими элементами находится на керамической пластине. Постоянный перегрев Rн поддерживается с помощью обратной связи посредством терморезисторов Rt4 и Rt5 и усилителя А2, питание нагревателя подводится на клемму К2.

Рис 71.1 Принципиальная схема плёночного ДМРВ

На клемму К4 подается 5В, которые запитывают измерительный контур усилитель А1, терморезисторы Rt2 и Rt3 (сопротивление которых пропорционально расходу воздуха) находится в непосредственном тепловом контакте как с нагревателем, так и с поступающим воздушным потоком и включены в измерительный мост. Благодаря разделению измерителя и нагревателя обеспечивается большая точность измерения.

Выходной сигнал ДМРВ выведен на клемму К5 и представляет собой постоянное напряжение между клеммами К5 и К3, величина которого зависит от количества и направления движения воздуха, проходящего через датчик. При прямом потоке воздуха напряжение выходного сигнала датчика изменяется в диапазоне 1-5 В. При обратном потоке воздуха напряжение изменяется в диапазоне 0-1 В. В ДМРВ встроен датчик температуры воздуха Rt1, чувствительным элементом которого является термистор, установленный в потоке воздуха. Сигнал датчика выведен на клемму К1. При низкой температуре сопротивление термистора высокое, при высокой температуре-низкое.

Исследуемый термопленочный датчик массового расхода воздуха с большой точностью измеряет парциальную массу воздуха, проходящего через воздушный фильтр. Он так же учитывает пульсации и обратные потоки, вызываемые открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов. Изменения температуры всасываемого воздуха не оказывают влияния на точность измерений.

Принцип действия, достоинства и недостатки проволочного датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).

Датчик состоит из нагретого провода диаметром 70 мкм, установленного в измерительной трубке, расположенной перед дроссельной заслонкой. Работа датчика массового расхода воздуха основана на принципе поддержания постоянства его температуры. Нагретый платиновый провод, расположенный в воздушном потоке, является одним из плеч резисторного моста. При этом за счет изменения силы тока, протекающей через резисторный мост, поддерживается постоянная температура (около 100⁰С) платинового провода, обдуваемого воздушным потоком. При увеличении расхода воздуха платиновый провод остывает и его сопротивление падает. Резисторный мост становится несимметричным и возникает напряжение, подаваемое на усилитель и направленное на повышение температуры провода. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура и сопротивление провода не приведут к равновесию системы. Диапазон силы тока, протекающего через провод, составляет 500…1200 мкА. Этот ток так же протекает через калибровочный резистор, на котором возникает напряжение, поступающее в блок электронного управления для вычисления количества впрыскиваемого топлива. Изменение температуры воздуха компенсируется резистором, который представляет собой платиновое кольцо, имеющее сопротивление примерно 500 ОМ и расположенное в воздушном потоке. Изменение температуры воздуха одновременно изменяет сопротивление нагретого провода и термокомпесационного сопротивления платинового кольца, поэтому равновесие резисторного моста не нарушается. При эксплуатации платиновый провод неизбежно загрязняется. Для предотвращения загрязнения после выключения двигателя провод в течение 1с накаляется до температуры 1000⁰С. При этом вся налипшая на него грязь сгорает. Этот процесс контролируется электронным блоком управления.

В стационарном режиме проволока, нагретая электрическим током, находится в тепловом равновесии со средой. При этом электрическая мощность, которая идет на нагрев проволоки, уносится конвективными потоками среды, т.е. зависит от массового расхода воздуха, обтекающего проволоку. Равенство затрачиваемой на нагрев мощности тепловым потерям (1)

I²R_w = h * A_w (T_w – T_f)

Где: I – протекающий ток; R_w - сопротивление проволоки; T_w – температура проволоки; T_f – температура среды; А_w – обтекаемая площадь проволоки; h – коэффициент теплообмена проволоки, зависящий от скорости потока воздуха.

Сопротивление проволоки R_w так же зависит от температуры, имеем (2)

R_w= R_ref[I + a(T_w– T_ref)]

Где: а – температурный коэфицент сопротивления; R_ref – величина сопротивления при калибровочной температуре; T_ref – калибровочная температура.

Если температуру Tf измерять независимо, то скорость потока для вариантов работы с постоянным током ( или напряжением ) будет функцией только температуры проволоки T_w. С другой стороны температура проволоки связана с ее сопротивлением R_w_.В этих случаях скорость потока может быть определено по сопротивлению проволоки. В случае варианта постоянного тока через проволоку скорость потока определяется измерением напряжения на ней, а в случае варианта поддержания постоянного напряжения – измерением тока, протекающего через проволоку. Для варианта с поддержанием постоянной температуры проволоки, или ее постоянного перегрева, регулируя значение напряжения на проволоке ( и соответственно тока через нее), поддерживаем необходимый температурный режим, и по измеренным значениям напряжения и тока определяем скорость потока. Во всех случаях работы термоанемометра необходимо независимое измерение температуры потока Tf. Процесс теплообмена зависит от разности температур проволоки и среды. Реально существуют тепловые потери через держатели проволоки, другие виды теплообмена. Это приводит к тому, что тепловые потери зависят не только от разности температур, но и от абсолютного значения температуры среды. Поэтому практически вид зависимости напряжения на проволоке от скорости потока при питании постоянным током выглядит так, как представлено на рисунке 6.2.

⇐ Предыдущая 18 19 20 21 22 23 24 25 2627