Avtomatlashtirishning texnik vositalari. O’quv qo’llanma

Sultonali Mukaramovich Abduraxmonov

O’quv qo‘llanma «Texnologik jarayonlar va ishlab chiqarishni avtomatlashtirish va boshqarish» yo‘nalishi bo‘yicha bakalavrlarni tayyorlashdagi «Avtomatlashtirishning texnik vositalari» fanidan adabiyot sifatida tayyorlangan. O‘quv qo‘llanmada avtomatashtirishning texnik vositalari fan doirasida ochib berilgan. Ularni yoritishda tizimlaridagi joylashish ketma-ketligiga moslashtirilgan. O‘quv qo‘llanma bakalavrlar, magistrlar va shu sohada shug‘ullanadigan muhandislar uchun mo‘ljallangan.

VI BOB. SENSORLARNING TASNIFI

Avtomatlashtirish tizimlarida qo‘llaniladigan sensorlar juda xilma-xil bo‘lib, ularni turli mezonlarga ko‘ra tasniflash mumkin.

6.1. Kirish kattaliklari bo‘yicha tasniflash

I. Mexanik datchiklar:

— elastik (membranalar);

— drosselli (bosimning pasayishi nazoratda o‘lchanadi);

— hajmli;

— suzuvchi;

— tezkor.

II. Elektromexanik sensorlar:

— tensorezistiv (obyektning deformatsiyasi sim o‘tkazgich deformatsiyani keltirib chiqaradi).

Deformatsiya tufayli sim cho‘zilib ketadi, uning uzunligi l oshadi, diametri d kamayadi, R simining qarshiligi oshadi — bu Puasson effektining ko‘rinishidir (6.1-rasm, a):

bu yerda ρ — qarshilik koeffitsienti; l — o‘tkazgichning uzunligi; d — o‘tkazgich diametri.

— siljishni o‘lchash uchun elektrostatik (6.1-rasm, b);

— elektromagnit — markaz o‘rnini o‘zgartirish chiqish signali (6.1-rasm, c);

— taxometrik (aylanishlar sonini o‘lchash).

6.1 — rasm. Elektromexanik datchiklarning sxemalari: a — tenzorezistiv; b — elektrostatik; c — elektromagnit

III. Elektr sensorlari:

— konduktometrik (o‘tkazuvchanligini o‘lchash);

— potentsiometrik (voltaj elektrodlar orasiga o‘rnatiladi);

— polarografik (harakat ularning tarkibini aniqlash uchun eritmalar chegarasida qutblanish hodisasiga asoslanadi).

IV. Termal sensorlar:

— termoelektrik (termojuft — 6.2-rasm, a).

— termorezistiv (bunday sensorlarda qarshilik harorat bo‘yicha bog‘liq, past, o‘rta va yuqori haroratlar uchun qo‘llaniladi (6.2-rasm, b));

— termomexanik (bunday datchiklarning asosini bimetalik listlar tashkil etadi.

— bir xil haroratgacha metall bu haroratda o‘z holatini «eslab qoladi» va bir xil shaklni oladi);

— manometrik (bunday datchiklar membrana va ko‘rgichdan iborat, unda suyuq yoki gazsimon muhit mavjud);

— termokonduktometrik (bunday datchiklarning harakati muhitning o‘tkazuvchanligining haroratga bog‘liqligiga asoslanadi).

6.2 — rasm. Termal sensorlarning sxemalari: a — differensial termojuftlik; b — termorezistor (temoqarshilik)

V. Optik sensorlar:

— fotokolorimetrik (ular yorug‘lik kvantlarini yutadi, selektiv uzatish sodir bo‘ladi, ma’lum bir spektral komponentning intensivligi baholanadi) (6.3-rasm, a);

— refraktometrik (sensor ko‘rsatkichlarining og‘ishi sinishi ko‘rsatkichlari farqi tufayli yuzaga keladi, og‘ish burchagi n = f (k) muhitga bog‘liq, bu moddaning tarkibini va uning tuzilishini aniqlashga imkon beradi) (6.3-rasm, b);

— opto-akustik (sensordagi gaz nurlanadi, bu tovush paydo bo‘lishiga olib keladi, o‘lchov buzilmaydi va kontaktsiz) (6.3-rasm, c).

— nefelometrik (ish prinsipi: muhitning loyqaligi yorug‘likning tarqalishini o‘lchash yo‘li bilan aniqlanadi) (6.3-rasm, d).

6.3 — rasm. Optik datchiklarning sxemalari: a — eritma uzatilishining spektral bog‘liqligi bilan fotokolorimetrik; b — sinish hodisasi; c — qurilma optoakustik spektrometriya bilan; d — nefelometrik qurilma; YM — yorug‘lik manbai (lazer); D — yorug‘lik sensori; M — mikrofon; P — ro‘yxatga oluvchi.

VI. Elektron sensorlar:

— induksion (aylanish yoki sarfni o‘lchash uchun qo‘llaniladi);

— xromatografik (suyuqliklardagi aralashmalar konsentratsiyasini o‘lchash uchun qo‘llaniladi);

— mass-spektrometrik (magnit maydon orqali ionlangan zarrachalarning yo‘naltirilgan oqimi o‘tkaziladi; zarralar massasi qanchalik katta bo‘lsa, zarrachalar oqimi shunchalik kam og‘adi. Og‘ish spektri zarrachalarning massa bo‘yicha taqsimlanishini ko‘rsatadi) (6.4-rasm);

— magnit;

— radioizotop;

— dielkometrik (moddalarning xossalarini dielektrik o‘tkazuvchanligi bilan o‘lchash).

6.4 — rasm. Mass-spektrometrning sxemasi (zarrachalar oqimi nuqta chiziq bilan ko‘rsatilgan).

Nazorat savollari

1. Mexanik datchiklar qanday turlarga bo‘linadi?

2. Elektromexanik sensorlarga misol keltiring.

3. Elektr sensorlarga qaysi sensorlar kiradi?

4. Termal sensorlarga misollar keltiring.

5. Optik sensorlarga misollar keltiting.

6. Elektron sensorlarga misollar keltiring.

6.2. Sensorlarni chiqish kattaligi bo‘yicha tasniflash

Sensorlarning uchta toifasi mavjud:

— analog sensorlar, ya’ni kirish qiymatining o‘zgarishiga mutanosib ravishda analog signal ishlab chiqaradigan sensorlar;

— impulslar ketma-ketligini yoki ikkilik so‘zni yaratuvchi raqamli sensorlar;

— faqat ikkita darajadagi signalni yaratadigan ikkilik (ikkilik holati) sensorlar: «yoqish / o‘chirish» (0 yoki 1). Ular soddaligi tufayli keng qo‘llaniladi.

Sensorlarning aksariyati elektr chiqish signaliga ega. Bu elektr o‘lchovlarining quyidagi afzalliklari bilan bog‘liq:

— elektr kattaliklari masofaga qulay tarzda uzatiladi va uzatish yuqori tezlikda amalga oshiriladi;

— elektr kattaliklari universal bo‘lib, boshqa har qanday kattaliklarni elektr kattaliklariga aylantirish mumkin va aksincha;

— ular aniq raqamli kodga aylantiriladi va o‘lchov vositalarining yuqori aniqligi, sezgirligi va tezligiga erishishga imkon beradi.

Hozirgi vaqtda sensorlarning eng keng tarqalgan chiqish signallari standart tok va kuchlanish signallaridir.

Ularning orasida eng qulay va eng keng tarqalgani 4 — 20 mA tok signalidir. Bu masofaviy datchiklardan ikkilamchi o‘lchash asboblariga signallarni uzatish bilan bog‘liq muammolarni eng yaxshi hal qiladi.

Sensor signallari odatda juda kichik. Sanoat muhitida kuchli elektromagnit shovqinlar foydali signallardan yuzlab yoki minglab marta ko‘proq soxta signallarni yaratishi mumkin. 4 — 20 mA darajadagi tok signallari past qarshilikli yuklamani boshqaradi, natijada ularga kamroq ta’sir qiladi.

Shuni ta’kidlash kerakki, 4 — 20 mA tok signali bilan ishlashda aloqa liniyasidagi uzilishni aniqlash oson — agar sim uzilgan bo‘lsa zanjirdagi tok nolga teng bo‘ladi, ya’ni u mumkin bo‘lgan chegaralardan chiqib ketadi. Masalan, 0 — 5 mA signali bo‘lgan kontaktlarning zanglashiga olib kelishini aniqlab bo‘lmaydi, chunki nolga teng tok eng kichik qiymat sifatida olinib, maqbul deb hisoblanadi.

Nazorat savollari

1. Sensorlar qanday signallar chiqaradi?

2. Diskret signall qanday signallar?

3. Raqamli signallar diskret signallardan qanday farqlanadi?

4. Analog signallar qanday signallar?

5. Elektr signallarini yutuqlari nimada?

6.3. Sensorlarni ishlash prinsipiga ko‘ra tasniflash

Ishlash prinsipiga ko‘ra, sensorlar generator va parametriklarga bo‘linadi.

Generator sensorlari kirish qiymatini to‘g‘ridan-to‘g‘ri elektr signaliga aylantirishni amalga oshiradi. Bunday sensorlar kirish (o‘lchangan) kattalik manbaining energiyasini darhol elektr energiyasiga aylantiradi. Signal, ya’ni ular xuddi elektr energiyasining generatorlari. Bunday sensorlarning ishlashi uchun qo‘shimcha quvvat manbalari prinsipial jihatdan talab qilinmaydi (shunga qaramay, sensorning chiqish signalini kuchaytirish, uni boshqa turdagi signallarga aylantirish va boshqa maqsadlar uchun qo‘shimcha quvvat talab qilinishi mumkin).

Generator sensorlari, o‘z navbatida, fotoelektrik, termoelektrik, piezoelektrik, induksiya va boshqalarga bo‘linadi.

Fotoelektrik sensorlar (fotosensorlar) — chiqish signalini atrof-muhit yorug‘ligiga mutanosib ravishda aylantiradi.

Analog va diskret fotoelektrik sensorlar mavjud. Analog sensorlar uchun chiqish signali atrof-muhit yorug‘ligiga mutanosib ravishda o‘zgaradi. Qo‘llashning asosiy sohasi — avtomatlashtirilgan yoritishni boshqarish tizimlari. Diskret turdagi sensorlar yorug‘likning belgilangan qiymatiga erishilganda chiqish holatini teskarisiga o‘zgartiradi.

Fotoelektrik sensorlar deyarli barcha sohalarda qo‘llanilishi mumkin. Diskret harakat sensorlari hisoblash uchun bir xil yaqinlik kalitlari sifatida ishlatiladi, ular har qanday ishlab chiqarish liniyasida aniqlash, joylashtirish va boshqa vazifalarda keng qo‘llaniladi.

Fotoelektrik kontaktsiz sensor boshqariladigan hududdagi yorug‘lik oqimining o‘zgarishini qayd etadi, bu mexanizmlar va mashinalarning har qanday harakatlanuvchi qismlarining kosmosdagi holatining o‘zgarishi, obyektlarning yo‘qligi yoki mavjudligi bilan bog‘liq. Uzoq masofalar uchun ham qo‘llaniladi.

Optik kontaktsiz foto datchiklar sanoatda va undan tashqarida keng qo‘llaniladi.

Fotoelektrik kontaksiz sensori ikkita funksional blokdan iborat — qabul qiluvchi va nurlanuvchi. Ushbu tugunlar bitta korpusda ham, turli korpuslarda ham amalga oshirilishi mumkin.

Obyektni aniqlash usuliga ko‘ra, foto datchiklar to‘rt guruhga bo‘linadi:

1) nurni kesib o‘tish — bu usul bilan uzatuvchi va qabul qilgich turli korpuslarga bo‘linadi, bu ularni ish masofasida bir-biriga qarama-qarshi o‘rnatish imkonini beradi. Ishlash prinsipi uzatuvchi doimiy ravishda qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinadigan yorug‘lik nurini yuborishiga asoslanadi. Sensorning yorug‘lik signali uchinchi tomon obyekt bilan to‘silsa, qabul qiluvchi darhol chiqish holatini o‘zgartirib javob beradi;

2) reflektordan aks ettirish — bu usul bilan sensorning qabul qiluvchisi va uzatuvchisi bir korpusda joylashgan. Sensorning qarshisida reflektor (reflektor) o‘rnatilgan. Reflektor sensorlari polarizatsiya tufayli shunday yaratilgan. Filtr, ular aks ettirishni faqat reflektordan qabul qiladilar. Bu reflektorlar ikki tomonlama aks ettirish prinsipi asosida ishlaydi. Tegishli reflektorni tanlash kerakli masofa va o‘rnatish imkoniyatlari bilan belgilanadi.

Nurlantiruvchi tomonidan yuborilgan, reflektordan aks ettirilgan yorug‘lik signali sensor qabul qiluvchiga kiradi. Agar yorug‘lik signali to‘xtasa, qabul qiluvchi darhol chiqish holatini o‘zgartirib javob beradi;

3) obyektdan aks ettirish — bu usul bilan sensorning qabul qiluvchisi va uzatuvchisi bir xil korpusda joylashgan. Sensorning ish holatida uning ish maydoniga tushgan barcha obyektlar o‘ziga xos reflektorga aylanadi. Obyektdan aks ettirilgan yorug‘lik nuri tegishi bilanoq sensor qabul qiluvchiga, u darhol chiqish holatini o‘zgartiradi;

4) obyektdan qat’iy aks ettirish — sensorning ishlash prinsipi «obyektdan ko‘zgu» bilan bir xil, lekin obyektni sozlashdan og‘ishlarga nisbatan sezgirroq. Masalan, kefir shishasida singan to‘lqin, vakuumning to‘liq to‘ldirilmaganligini aniqlash mumkin. Bu sensorlar oziq-ovqat mahsulotlarini qadoqlash va boshqalarda keng foydalanadi.

Maqsadiga ko‘ra, fotosensorlar ikkita asosiy guruhga bo‘linadi:

Umumiy maqsadli sensorlar va maxsus sensorlar. Maxsus turlarga torroq vazifalarni hal qilish uchun mo‘ljallangan sensorlar kiradi (masalan, obyektdagi rang belgisini aniqlash, kontrastli chegarani aniqlash, shaffof paketdagi yorliqning mavjudligi va boshqalar).

Sensorning vazifasi masofadagi obyektni aniqlashdir. Bu masofa tanlangan turga qarab 0,3 mm. dan 50 m.gacha o‘zgarib turadi. Sensorlar aniqlash usuli ham muhim.

Nazorat savollari

1. Sensorlar ishlash pinsiplariga ko‘ra qanday guruhlarga bo‘linadi?

2. Generator sensorlar qanday datchiklar?

3. Parametrik sensorlarni ishlash prinsipini tushuntiring.

4. Fotoelektrik datchiklar qanday ishlaydi?

5. Induksion datchiklar qaysi guruhga kiradi?

6.4. Haroratni o‘lchash

Harorat — bu tizimning termodinamik muvozanat holatini tavsiflovchi va muhandislik tizimlarining asosiy parametrlaridan biri bo‘lgan fizik kattalik. Haroratni o‘lchash uchun har xil harorat o‘lchovlari taklif etiladi.

Termodinamik harorat shkalasida asosiy harorat diapazonining pastki chegarasi absolyut nol (0 K) nuqtasi bo‘lib, «suvning uchli nuqtasi» yuqori chegara sifatida qabul qilinadi. Ushbu nuqtaga 273,16 K raqamli qiymati berilgan edi. Suvning uchli nuqtasi bu suvning uch fazasi: qattiq (muz), suyuq va gazsimon (bug») o‘rtasidagi muvozanat harorati. Termodinamik harorat birligi Kelvin bo‘lib, u suvning absolyut noldan uch baravarigacha bo‘lgan oralig‘ining 1/273,16 qismidir.

Amaliyotda ko‘pincha halqaro amaliy harorat o‘lchovi qo‘llaniladi. Ushbu o‘lchovda asosiy harorat oralig‘ini cheklaydigan mos yozuvlar nuqtalari sifatida muzning erishi (0 º C) va normal atmosfera bosimidagi qaynash harorati (100º C) qabul qilindi. Harorat birligi Selsiy darajasidir, 1/100 qismga teng asosiy harorat oralig‘i. Kelvinda ko‘rsatilgan T harorati va Selsiy darajasida ko‘rsatilgan t harorati o‘rtasida o‘zaro bog‘liqlik mavjud: t = T — 273.16.

Haroratni o‘lchash uchun qo‘llaniladigan asboblarni termometrlar deyiladi. Ishlash prinsipiga ko‘ra termometrlar kengayish termometrlariga (suyuq va mexanik), manometrik, termoelektrlarga bo‘linadi. Termoelektr qurilmalar qarshilik termometrlari va termojuftlikga bo‘linadi.

Kengayish termometrlari haroratni suyuqlikning yoki qattiq jismlarning (dilatometrik va bimetalik) issiqlik kengayishidan o‘lchaydilar.

Suyuq shisha termometrlarda o‘lchangan haroratning qiymatiga qarab simob ishchi moddalar sifatida ishlatiladi (o‘lchanish harorat oralig‘i — 35 dan +600 ºC gacha), spirt (-80 dan +70 ºC gacha), kerosin (-66 dan +200 ºC gacha). Suyuq termometrlarning bo‘linish shkalasi 0,5, 1, 2, 5, 10 ºC. Xatoligi bitta bo‘linishdan oshmaydi.

Kontaktli termometrlar simob bilan to‘ldirilgan shisha datchiklardir. Ular bitta, ikki yoki uchta kontakt moslamalari bilan jihozlangan. Harorat o‘zgarganda, kontaktlar yopiladi yoki ochiladi.

Dilatometrik termometrlarning ishlash prinsipi har xil harorat kengayish koeffitsientlari bo‘lgan materiallardan yasalgan ikki qismning chiziqli cho‘zilishidagi farqqa asoslangan, masalan, kengayish koeffitsienti deyarli nolga teng bo‘lgan invar (nikel va temir qotishmasi) va katta kengayish koeffitsienti bilan guruch.

Dilatometrik termometr Invar sterjeni, tunnel trubkasi va ko‘rsatkich o‘qidan iborat (6.5-rasm).

6.5 — rasm. Dilatometrik termometrning sxemasi

Invar sterjenning bir uchi tunel naychasining pastki qismiga, ikkinchisi o‘qqa ulangan. Haroratga qarab ikki sterjen cho‘zilishida farq bor. Bunday holda, sterjenning bo‘sh uchi o‘qni buradi. O‘lchashni sezgichlarida strelka harakati kontaktlarning yopilishiga yoki ochilishiga olib keladi.

Bimetalik datchik — bu har xil kengayish koeffitsientlari, masalan, po‘lat va invar, ikkita metalldan payvandlangan plastinka. Plastinaning bir uchi qattiq mahkamlangan, ikkinchisi esa plastinkaning egilishi tufayli harorat o‘zgarganda harakatlanadi. Plastinka uchini siljitish qurilmaning ko‘rsatgich o‘qini yoki yozuvchisi ruchkasini harakatga keltiradi.

6.6 — rasm. Bimetalik termometrning sxemasi.

Bimetalik rele datchiklarida bimetallik sezgir elementining bo‘sh uchi boshqariladigan harorat o‘zgarganda kontaktlarni yopadi yoki ochadi.

Mexanik termometrlar konstruksiyasi sodda va ishlashi ishonchli tuzilgan. Biroq, ular doimiy deformatsiyalar va sezilarli inersiya ta’siri tufayli yetarli darajada aniqlikka ega emas. Manometrik termometrlarning ishlash prinsipi yopiq hajmdagi muhit bosimi haroratiga bog‘liqlikka asoslangan. O‘lchov termometri (6.7-rasm) yopiq harorati o‘lchanadigan muhitga botirilgan 1 termosilindrni o‘z ichiga olgan tizim, kapillyar 2 va o‘q bilan bog‘langan sifon (yoki manometrik prujina) 3.

6.7 — rasm. Manometrik termometr sxemasi.

Yopiq tizimdagi muhit turiga qarab bosim termometrlari suyuq (ishchi modda — simob, kremniy organik yoki polimetilsilaksan suyuqlik), gaz (to‘ldiruvchi moddasi — azot yoki argon), kondensat (yoki bug») ga bo‘linadi. Bularda past temperaturalarda qaynaydigan suyuqlik ishlatiladi. — freon, aseton, etil spirt. Termosilindr tushirilgan muhit o‘lchanadigan harorat ko‘tarilishi bilan yopiq tizimdagi bosim ko‘tariladi. Kapillar orqali bosimning bu o‘zgarishi manometrik prujinaga uzatiladi, uning bir uchi qattiq o‘rnatiladi, ikkinchisi esa ortiqcha bosim ta’sirida harakatlanib, o‘qni aylantiradi.

Gaz va suyuq manometrik termometrlarda atrof-muhit harorati o‘zgarishi sababli kapillyar va sifondagi muhit hajmining o‘zgarishi natijasida xato bo‘lishi mumkin. Ushbu xatoning ta’siri kapillar va sifondagi muhit hajmining termosilindr hajmiga nisbati toraytirish bilan kamaytiriladi.

6.4.1. Qarshilik termometrlari

Qarshilik termometrlarining ishlash prinsipi harorat o‘zgarganda elektr o‘tkazuvchanligini o‘zgartirishiga, o‘tkazgichlar va yarimo‘tkazgichlarning xususiyatlariga asoslanadi. O‘tkazuvchilar qarshiligining haroratga bog‘liqligi (6.8-rasm) quyidagi formulada ifodalangan:

R_T= R₀ [1 + α (T — T₀)],

Bu yerda R_T — temperatura T dagi qarshilik, R₀ — temperatura T₀ dagi qarshilik, α — qarshilikni temperatura koeffissienti (QTK).

O«tkazlishlar qarshilik termometrlarini ishlab chiqarish uchun mis va platinadan foydalaniladi. TCM tipidagi mis termometrlari — 50 dan 200 ºC gacha bo‘lgan uzoq muddatli haroratni o‘lchash uchun ishlatiladi.

TSP tipidagi platinaviy qarshilik termometrlari — 200 dan 650 ºC gacha bo‘lgan haroratni uzoq muddatli o‘lchash uchun ishlatiladi.

6.8 — rasm. Xarakteristikalar: 1 — o‘tkazgich termoqarshilik; 2 — yarimo‘tkazgichli termoqarshilik.

O«tkazgichli qarshilik termometrining sezgir elementi spiral yoki ingichka simli o‘ram bo‘lib, himoya korpusiga joylashtirilgan va sopol kukun bilan qoplangan. Himoya korpusi naycha shaklida qilingan va datchikning botish chuqurligini cheklaydigan rezbali armatura va o‘lchov moslamasiga ulanish uchun vintlar bilan bog‘langan bosh bilan jihozlangan.

Qarshilik termometrlari ko‘prik sxemasiga ulaniladi. Sensor o‘lchash sxemasidan sezilarli masofada joylashgan bo‘lishi mumkin. Agar termistor ikkita sim bilan ulangan bo‘lsa, u holda uning simlari termistor bilan ketma-ket ulanadi va xatolik manbai bo‘lib xizmat qilishi mumkin. Chunki simlarning qarshiligi atrof-muhit haroratiga bog‘liq. Shu sababli termistorlar ko‘prik sxemaga uch simli tizimda ulaniladi (6.9-rasm).

6.9 — rasm. Qarshilik termometrining ko‘prik sxemasi bilan ulanishi.

r_л» va r_л»» qarshiliklari simlarining qarshiligi ko‘prikning qo‘shni yelkasiga ulaniladi va bu ma’lumki, tashqi harorat o‘zgarganda simlarning qarshiligining o‘zgarishi kompensatsiyasini ta’minlaydi.

Avtomatik muvozanatlashtiruvchi ko‘prik qarshilik — termometrlari uchun ikkilamchi asbob sifatida ishlatiladi.

6.4.2.Termoelektrik konvertorlar (termojuftlar/termoparalar)

Ikki xil tarkibli o‘tkazgichni bir uchi kavsharlanib, kavsharlangan qismi qizdirilsa, qizdirilmagan uch qismlari orasida termoelektr yurituvchi kuchi (t.e.yu. k.) hosil bo‘ladi.

Rasmda «a» va «b» turli tarkibli o‘tkazgichlar, «1» nuqta kavsharlangan bo‘lib «issiq» uchi, «2,3» nuqtalar «sovuq» uchi deb ataladi. Agar «issiq» va «sovuq» uchlaridagi harorat bir xil bo‘lsa, t.e.yu. k. hosil bo‘lmaydi. Shuning uchun harorati o‘lchanadigan muhitga termoparani «issiq» uchi kiritiladi yoki tekkizib ko‘riladi. Hosil bo‘layotgan t.e.yu. k. qiymati «issiq» va «sovuq» uchlar o‘rtasidagi temperaturalar farqi t₂—t₁ ga proporsional.

E (t, t₀) = E (t, 0) — E (t₀, 0)

Sanoatda ishlab chiqarishda foydalanish uchun turli markadagi termoparalar tayyorlanmoqda. Dunyo bo‘yicha ular aniq standartlarga keltirilgan bo‘lib turli intervaldagi haroratlarni o‘lchashga mo‘ljalangan. Ulardan keng qo‘llanilayotganlari quyidagi jadvalda berilgan:

Termoparalarni gradirovkalanganda ularni «sovuq» uchlari doimiy 0⁰C ga bo‘lgan holat taminlanadi. Agar tarmoparalarni «sovuq» uchlari tumperaturasi 0⁰C dan farq qilsa, uning berayotgan t.e.yu. k. ga tuzatma kiritish zarur bo‘ladi.

6.11 — rasm. Termoparani ulanishni prinsipial sxemasi

Sxemadan ko‘rinib turibdiki, termoparadan o‘lchov qurilmasigacha bo‘lgan t.e.yu. k. ni uzatish maxsus termokpensialovchi sim orqali amalga oshiriladi. Bu sim odatda qanday turdagi termopara o‘rnatilganiga qarab tanlanadi. Termoparani «sovuq» uchi joylashgan muhit o‘zgarmas temperaturada va ikkilamchi o‘lchov qurilmasi bilan bir xil sharoitda bo‘lsa, bu yerda uzatish simini mis simda davom ettirish mumkin.

Termoparalarni modeli u to‘g‘risidagi ko‘pchilik informatsiyalarni o‘z ichiga oladi. Masalan unversal belgilanish quyidagi informatsiyalarni o‘z ichiga oladi:

Misol uchun DTPK045 — 0211.120. modeli 1 ta sezuvchi elementli, «xromel-aluminiy», himoya qobig‘i 08x20N14S2 po‘lat, o‘lchash oralig‘i — 200 ⁰C…+1300 ⁰C, ishchi uchi izolatsiyalangan, termoelement elektrodi diametri 1.2 mm, metall ulanish kallakli, montaj qismi 120 mm, korpus o‘lchamlari jadvaldagi 045 markasiga mos keladi.

Termoparalarni portlashga xavfli muhitlardagi haroratni o‘lchash uchun ham tayyorlanadi. Ularni bunday modeli nomlanishiga «Yex» belgisi qo‘yiladi.

6.12 — rasm. Termoparalarda olinayotgan signallarni temperaturaga bog‘liqlik grafigi.

6.12 — rasmdan ko‘rinib turibdiki, termoparalarda chiqish signali temperaturaga bog‘liqligi chiziqli emas. Bu nochiziqlikni o‘lchash intervallarini kichikrok tanlash bilan kamaytirish mumkin. Grafikdan ko‘rinib turibdiki, THA (K) tipidagi termoparani chiziqli qismi 400 ⁰C dan keyin, TXK (L) termoparasiniki esa, 200 ⁰C gacha yaqqol ko‘rinib turibdi.

6.13 — rasm. Ishlab chiqarishga mo’ljallangan termopara

1 — elektrodlar, 2 — ishchi kavsharlangan uch, 3 — trubka, 4 — himoya armaturasi, 5 — keramik dielektrik, 6 — berkituvchi quyma, 7 — kallak, 8 — klemmnik, 9 — qotirgich, 10-uzatuvchi sim, 11 — germetik chiqish, 12 — termoparani qotirgichi

Termoparalarni kalibrovkalash va qiyoslashda davlat standart meyoriy hujjatlarida keltirilgan gradirovka jadvalidan foydalaniladi. Misol uchun «K» markali termoparani qisqartirilgan intervaldagi gradirovkasi quyidagicha:

6.14 — rasm. Termojuftlik: 1 — datchik boshi; 2 — ekran; 3 — termoelektrod kabel; 4 — sovuq ulanish harorati sensori; 5 — termojuftning ishchi birikmasi

6.4.3. Pirometrlar

Pirometr — bu qizdirilgan jismni temperaturasini masofadan, kontaktsiz o‘lchovchi asbob bo‘lib, 0 ⁰C dan 6 000 ⁰C bo‘lgan temperaturani o‘lchay oladi. Pirometrlar ishlash prinsiplariga qarab quyidagicha turlarda bo‘linadi:

— Radiatsion pirometr;

— Optik pirometr;

— Spektral pirometr.

Radiatsion pirometr yig‘uvchi linza orqali qizdirilgan jismdan kelayotgan nurlanishni termobatareyalarga uzatib, ularda hosil bulayatgan yig‘indi t.e.yu. k. ni o‘lchashga asoslangan. Termopara ishga yaroqli bo‘lishi uchun me’yoriy hujjatlarda ko‘rsatilgan gradirovkaga ruxsat etilgan xatolik darajasida mos kelishi kerak.

6.15 — rasm. Radiatsion pirometrni prinsipial sxemasi

1 — temperaturasi o‘lchanadigan ob’ekt, 2 — teleskop obyektivi, 3,7 — diafragma, 4 — termobatareya, 5 — ikkilamchi elektron qurilma, 6 — okulyar, 8 — kuzatuvchi

Radiatsion pirometrlar 600 ⁰C dan 2500 ⁰C gacha temperaturani o‘lchaydi. Ularni asosiy kamchiligi gradirovka shkalasini chiziqli emasligi va qizdirilgan jism kuzatilayotgan teshikni diametri yetarli darajada katta bo‘lishligini talab qilinishidir. Chunki vizirlash koeffisiyenti f =L/d ≤ 20 bo‘lishi kerak. Bunga erishish oson emas. Formuladan ko‘rinib turibdiki, pirometrni obyektga yaqinroq joylashtirish yoki kuzatish teshigini katta qilish lozim. Pirometrni obyektga yaqin qilinsa, u harorat yuqori bo‘lgan muhitga tushib qoladi, agar kuzatish teshigini katta qilinsa, jismni qizdirilishga sarflanayotgan issiqlik tashqariga chiqib ketishi mumkin.

6.16 — rasm. Qizdirilgan simi yo‘qoluvchi optik pirometr. 1 — obyekt, 2-obektiv, 3 — fokuslash teksligi, 4 — pirometrik lampa, 5 — okulyar, 6-kuzatuvchi, 7 — qizil yoruglik filtri, 8 — yorug’likni yutuvchi oyna, 9 — elektron blok

Optik pirometrlar 80—90 yillarda keng qo‘llanilgan. Uning ishlash prinsipi qizdirlgan simni yoritilganligi kuzatilayotgan qizdirilgan jism yoritilganligiga teng bo‘lishi bilan qizdirilgan sim ko‘rinmay qolishi effektiga asoslangan. U yordamida 100 ⁰C dan 6 000 ⁰C gacha bo‘lgan temperaturani o‘lchash mumkin. Pirometrda o‘lchash diapazonini ortirish maqsadida maxsus yorug‘lik filtri o‘rnatilgan bo‘lib, uni temperaturani yuqori pastligiga qarab tanlash imkoniyati bor. Qizdirilgan simni yoritilganligini unga berilayotgan tok kuchini o‘zgartirish bilan erishish mumkin [32]. Potensiomert ruchkasini buralishi temperaturaga gradirovkalangan. Optik pirometrlar foydalanishga qulay lekin, ularni aniqlik darajasi juda past.

6.17 — rasm. Spektral pirometrni prinsipial sxemasi. 1 — obyekt, 2 — obyektiv, 3 — filtr, 4,6 — qaytaruvchi ko‘zgu, 5,7 — fotoelementlar, 8 — reaxord, 9 — kuchaytirgich, 10 — reversiv dvigatel, 11 — qarshilik, 12 — kuchlanish stablizatori

Spektral pirometrlar eng oxirgi yaratilgan pirometrlardan bo‘lib, ularni o‘lchash aniqligi juda yuqori. Ishlash prinsipi qizdiralayotgan jismlarni nurlanish spektri temperaturaga bog‘liq ekanligiga asoslangan. Temperatura ortishi bilan nurlanayotgan jismni spektri kichik to‘lqin uzunligiga tomon suriladi. Hozirgi zamon spektral pirometrlar mikroprotsessorli bo‘lib, ularni xotirasiga qizdirilgan jismlarni temperaturalarini spektrlari yozib qo‘yilgan. Temperaturani o‘lchashda kuzatilayotgan obyektni nurlanish spektri xotiradagi spektrga solishtirilib, mos qiymat aniqlanadi.

Turli tarkibdagi obyektlar bir xil temperaturada qizdirilganda, turlicha nurlanish spektrini berganligi sababli, pirometrni qo‘llanishida maxsus to‘g‘irlovchi koeffitsient kiritiladi. Bu koeffitsientlar har bir pirometrni texnik hujjatlarida ko‘rsatiladi.

Nazorat savollari

1. Haroratni fizik asosi nimada?

2. Haroratni qanday qurilmalar asosida o‘lchaniladi?

3. Termo datchiklarni qanday turlari mavjud?

4. Elektr qarsilik haroratga qanday boglangan?

5. Qarshilikli termodatchiklar ikkilamchi qurilmalarga qanday ulanadi?

6. Termo juftlik sensorlarini ishlashi qanday fizik hodisaga asoslangan?

7. Pirometrlardan qanday hollarda foydalaniladi?

8. Pirometrlarni qanday turlari mavjud?

6.5. Bosim va so‘rilishni (разрежения) o‘lchash

Bosim P — bu sirtga perpendikulyar ta’sir ko‘rsatadigan F kuchning ushbu sirtning S maydoniga nisbati: P = F / S Bosimning SI birligi 1 Paskal (1 Pa = 1 N / 1m²). SI birliklari bilan bir qatorda tizimli bo‘lmagan birliklar ishlatiladi: texnik atmosfera: 1 at = 1 kgf / cm² = 98066 Pa, simob millimetri: 1 mm Hg. = 133,3 Pa, suv ustuni millimetri: 1 mm suv ustuni = 9,8 Pa.

Texnologi jarayonlarni borishidagi bosim va bosim pasayishlarini manometr, vakuummetr va vacuum manometrlardan foydalanib o‘lchanadi. Ular o‘zlarini ishlash prinsiplariga qarab suyuqlikli, deformatsion, yuk-porshenli va elektrik bo‘lishi mumkin.

Manometr bu absolyut bosim (P_abs) bilan barometrik bosim (P_bar) o‘rtasidagi farq, ortiqcha bosim (P_ort) ni P_abs ≥ P_bar bo‘lgan holatni o‘lchaydigan qurilma.

Vakuummetr bu absolyut bosim (P_abs) bilan barometrik bosim (Rbar) o‘rtasidagi farq, ortiqcha bosim (P_ort) ni P_abs ≤ P_bar bo‘lgan holatni o‘lchaydigan qurilma.

Vakuummanometr esa ikkala holatda ham bosimni o‘lchashga mo‘ljallangan qurilmadir.

Bosim fizik kattalik bo‘lib, u bir jismni ikkinchi bir jism sirtini yuza birligiga ta’sir etuvchi kuchdir. Gaz va suyuqliklar ma’lum idishlarda tutib turilganligi va harakatda bo‘lganligi sababli idishning hamma qismiga teng ta’sir ko‘rsatadi. Bosim kattaligi gaz yoki suyuqlikni tashkil etuvchi zarralarni ichki energiyasini xarakterlaydi. Yuqorida ko‘rsatib o‘tilgandek, bosimni SI sistemasidagi o‘lchov birligi Paskal bo‘lib 1Pa = 1N/m². Pa ga karrali bo‘lgan birliklar bilan bir qatorda kgs/sm², kgs/m² birliklar ham ishlatiladi [27].

Absolyut bosim deyilganda gaz yoki suyuqlikni to‘la bosim tushiniladi. Barometrik bosim esa bu atmosfera bosimidir. Suyuqlik va deformatsion bosim o‘lchash vositalari asosan texnik o‘lchash vositalari hisoblanib, ko‘p hollarda statik protsesslarni bosimini o‘lchashda foydalaniladi. Ulardan boshqa manometrlarni kalibrovkalashda namunaviy o‘lchov vositasi sifatida ham qo‘llaniladi. Yuk — porshenli bosim o‘lchash qurilmasi asosan namunaviy o‘lchash vositasi sifatida ishlatilishidan tashqari, bosimni etalloni sifatida ham qo‘llaniladi.

Suyuq manometrlar ishlaydigan suyuqlik bilan to‘ldirilgan (suv, simob, yog», spirt va boshqalar) aloqa qiluvchi idishlardir. Bosim farqi mavjud bo‘lganda trubkalardagi ishchi suyuqlik sathlari muvozanat o‘rnatilguncha harakatlanadi.

Past bosimlarni o‘lchash uchun U shaklidagi eng oddiy suyuq U-manometrlari (rasm 6.18, a) ishlatiladi. Naychaning bir uchiga bosim tushganda suyuqlik harakatlanadi. Bosim sathlar farqi bilan o‘lchanadi va millimetrda ifodalanadi. Agar kolba simob bilan to‘lgan bo‘lsa, bosim simob millimetrida ifodalanadi. Ushbu manometrdan foydalanishning qiyinligi shundaki, shkalaning nolidan boshlab har ikki yo‘nalishda ham o‘qish zarur.

6.18 — rasm. Suyuq manometrlar: a — U shaklida; b — chashkali

Ushbu kamchilik bir naychali stakan manometrlarida yo‘q (6.18-rasm, b). Chap bosish maydoni bir necha baravar kattaroq bo‘lgani uchun undagi suyuqlik sathining harakati bir xil miqdordagi marta kamroq va uni e’tiborsiz qoldirish mumkin.

Tebranuvchi (kolokolniy) differensial bosim o‘lchagichining ishlash prinsipi rasm 6.19 da keltirilgan. Transformator moyiga qisman botirilgan yurgich 1 qurilmaning sezgir elementi hisoblanadi. Tebranuvchi ichiga naycha o‘rnatilgan 2, bu orqali bosim P1 ta’minlanadi. Bosim P2 Tebranuvchi ustidagi 3 naycha orqali beriladi. Tebranuvchi 4 — prujina bilan mahkamlangan.

P1 — P2 bosim farqi ostida suyuqlik tebranuvchi ostidan chiqarib tashlanadi va u harakat qiladi. Tebranuvchining siljishi ba’zi bir siljish o‘zgartirgichlari tomonidan elektr signaliga aylanishi mumkin.

6.19 — rasm. Tebranuvchili difmanometr

Suzuvchi (poplavokli) differensial bosim o‘lchagichi (6.20-rasm) ishlaydigan suyuqlik bilan to‘ldirilgan ikkita 1 va 2 aloqa trubkalaridan iborat. Keng idish yuzasida 3 suzuvchi (poplavokli) suzadi. P₁ va P2 bosimlari trubkalarga beriladi, ularning farqini o‘lchash kerak. Suzuvchi idishdagi suyuqlik sathining o‘zgarishini nazorat qiladi 2. Suzuvchi harakati strelka yoki chizg‘ichga uzatiladi, shuningdek, masalan, differensial transformator sensori yordamida kuchlanishga aylanadi.

6.20 — rasm. Suzuvchi (poplavokli) diffmanometr sxemasi

Prujinali manometrlarni ishlash prinsipi prujinani to‘la elastikligiga asoslangan. Bir o‘ramli prijinali manometrlar keng tarqalgan (6.21 — rasm). Trubkali prujina to‘gri yoki oval shaklida bo‘lishi mumkin. Trubkani bir uchi payka qilingan va uzatish tizimi 3 orqali strelka 4 bilan bog‘langan. Bosim ortishi bilan prujina to‘g‘rilanishga harakat qiladi va strelkani suradi. Strelka shkalada bosimni ko‘rsatadi. Manometrni sezgirligini ortirish uchun ko‘p o‘ramli prujinalardan foydalaniladi.

6.21 — rasm. Trubka ko‘rinisidagi prujinali manometr

Silfonli bosim o‘lchagichning sezgir elementi silfon — elastik metalldan tayyorlangan gofrirovka qilingan ingichka devorli quti (6.22-rasm). Silfon 1 kameraga 2 joylashtiriladi, unga o‘lchangan bosim P yetkazib beriladi, bosim ta’sirida silfon pastki qismi harakat qiladi, harakat uzatish mexanizmi orqali qurilmaning ko‘rsatkichiga uzatiladi. 3 — prujina ta’sirida bosimni bo‘shatgandan so‘ng, silfon asl holatiga qaytadi.

6.22 — rasm. Silifonli manometr

Diafragma bosim o‘lchagichlari po‘lat, rangli metallar va ularning qotishmalariga nisbatan neytral bo‘lgan quruq havo yoki gazlarning past bosimi va so‘rilishni (tyaganaporometr) o‘lchash uchun mo‘ljallangan. Diafragma bosim o‘lchagichida (6.23-rasm) ortiqcha bosim ta’sirida egilib, o‘lchov elementi sifatida qo‘llaniladi. Sezuvchi element sifatida gofrirovka qilingan elastik membranadan foydalaniladi.

6.23-rasm. Membranali manometr

Diafragma differensial bosim ko‘rsatkichi DM (6.24-rasm) sezgir element sifatida ikkita membrana bo‘linmalarining 1 va 2 membrana blokiga ega. Bo‘linmalarning ichki bo‘shliqlari distirlangan suv bilan to‘ldirilgan va kanal orqali ulangan. Membrana qutilari alohida kameralarga joylashtirilgan P₁ va P₂ bosimlari bilan ta’minlangan 3 va 4, P₁> P₂…

6.24 — rasm. Membranali difmanometr

Bosim farqi ta’sirida membrana bo‘linmasidan 2 suv membrana bo‘linma 1 majburlanib, membrana qutisining yuqori devorining harakatlanishiga olib keladi. Shu bilan birga, unga ulangan differensial transformator sensori 5 ning yadrosi harakatga kelib, sensorning chiqish kuchlanishining kattaligi va fazasining o‘zgarishiga olib keladi.

Hozirgii zamon ishlab chiqarish korxonalarida texnologik jarayonlarni uzluksiz nazorat qilishda va texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarish tizimlarida asosan elektron (elektrik) bosim datchiklaridan foydalaniladi. Ular quyidagilar:

— Pezoelektrik;

— Tenzorezistorli;

— Sig‘imli;

— Rezonansli;

— Induksion;

— ionizatsion.

Pezoelektrik bosim datchiklari. Kristallarni ma’lum tomoniga bosim berilganida qarama-qarshi tomonlarida zaryad to‘planish hodisasiga asoslangan.

6.25 — rasm. Pezoelektrik bosim datchigi sxemasi: 1 — menbrana, 2 — kvars, 3 — metall qatlam

Rasm 6.25. da pezoelektrik bosim datchigi sxematik keltirilgan. R bosim 1 membrana orqali 3 — kvarsga ta’sir etib, uni deformatsiyalaydi. Natijada pezoelektrik fizik hodisaga asosan. Z metall qatlamlarda turlicha ishorali zaryadlar hosil bo‘ladi.

Hosil bo‘layotgan zaryadni quyidagicha ifodalash mumkin;

Q = kF = kPS

bu yerda k — pezoelektrik doimiysi, P — ta’sir etuvchi bosim.

Datchik chiqishidagi kuchlanish

u = Q/C

ifodasi bilan aniqlanadi. Bu yerda C — o‘lchash zanjiridagi umumiy sig‘im.

Kvars boshqa pezo xususiyatlarga ega bo‘lgan segnetoelektriklar ichida mexanik jihatdan mustahkam va qattiqlikka ega bo‘lgani uchun membranani qattiq deformatsiyalanishiga yo‘l qo‘ymaydi. Bu esa pezoelektrik effektni uzatilishini kechiktirmaydi. Shuning uchun bunday pezoelektrik datchiklarni yuqori chastotali tebranishlarni aniqlashda ham ishlatish imkoniyatini beradi. Kvarsni pezoelektrik doiymisi 2 10^—12 K/N bo‘lib temperaturaga kam bog‘liqligi yuqori temperaturali jarayonlarda bosim datchigi sifatida qo‘llanishiga olib keladi.

Tenzometrik bosim datchiklari ishlab chiqarishda qo‘llanilayotgan bosim datchiklari ichida asosiy o‘rinni egallamoqda. Ularni ishlash prinsipi turli formada tayyorlangan tenzorezistrli elastik membrana egilishi bilan elektr qarshiligini o‘zgarishiga asoslangan. Tenzoqarshiliklar plyonka yoki sim ko‘rinishida tayyorlanishi mumkin. Ularni asosiy xarakteristikasi elektr qarshiligini o‘zgarishini deformatsiya o‘zgarishiga nisbati bilan belgilanadi.

6.26 — rasm. Tenzoqarshilikli bosim o’lchash datchigini o’rnatilish sxemasi

Rossiyani asosiy bosim datchiklarini ishlab chiqaruvchi firmalarida tenzoqarshilik «sapfirga kremniy» strukturasi qo‘llanilmoqda. Bu strukturalar ko‘rinishida, avtomatlashtirish qurilmalarini ishlab chiqarishda dunyoda ikkinchi reytingda turuvchi Siemens firmasida ham ishlab chiqilmoqda.

6.27-rasm. Plenkali teziqarshilik

1-asos, 2-plenka.

Ko‘p adabiyotlarda tenzoqarshilikli bosim datchiklarini asosiy elenmentini tashqil etuvchi «tenzoqarshilik»ni «tenzoaylantiruvchi» deb ham atalmoqda.

6.28 — rasm. «Sapfir-22» markasidagi bosim datchigi sxematik tuzilishi. a) 1 — tenzoqarshilik, 2 — elektron blok. b) 1,2 — menbrana, 3 — kuchni uzatuvchi richag, 4 — tenzoqarshilik, 5 — elektron blok.

Tenzoqarshilikli bosim datchiklarida datchikga ta’sir etuvchi qismi ikki xil bo‘lishi mumkin. Bevosita bosim ta’sir etishi mumkin (6.28a-rasm) yoki natijaviy kuch richag orqali uzatilishi mumkin (6.28b-rasm). Bosim bevosita ta’sir etuvchi tenzoqarshilikli bosim datchiklarida o‘lchash intervali aniq belgilanadi. Bu oraliqni boshqa oraliqni o‘lchash uchun qayta sozlab bo‘lmaydi. Ikkinchi tur, ta’sir richag orqali kuch ta’sirida uzatiladigan tenzoqarshilikli bosim datchiklarida o‘lchash oraliqlarini ma’lum oraliqlarga qayta sozlash mumkin. Qayta sozlash datchikni elektron blokida joylashgan kalitlar orqali yoki agar tenzoqarshilikli bosim datchigi mikroprotsessorli bo‘lsa, maxsus programmator orqali amalga oshiriladi. Misol uchun «Sapfir-22M-DI» tenzoqarshilikli ortiqcha bosimni o‘lchash datchigini «2050» modelini quyidagi intervallardagi ortiqcha bosimni o‘lchashga sozlash mumkin:

0 dan 0,4 mPa.gacha;

0 dan 0,6 mPa.gacha;

0 dan 1,0 mPa.gacha;

0 dan 1,6 mPa.gacha;

0 dan 2,5 mPa.gacha.

O«lchash oraliqlarini tanlashda texnologik jarayondagi o‘lchanayotgan joydagi maksimal bosimga qaraladi. Agar maksimal bosim kichikroq bo‘lsada, tenzoqarshilikli bosim datchigini kattaroq oraliqqa sozlansa, o‘lchash aniqligi kamayadi. Chunki o‘lchashdagi birlik o‘lcham (sena deleniya) kattalashib ketadi. Shuning uchun tanlanayotgan tenzoqarshilikli bosim datchigini o‘lchash intervali texnologik jarayon bosimini o‘zgarish intervaliga mos bo‘lishi kerak.

Texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarish tizimlarida keng qo‘llanilayotgan Rossiya kompaniyalarida ishlab chiqarilayotgan «Sapfir-22M» bosim o‘zgartirish datchigiga kengroq to‘xtalib o‘tamiz. Bu bosim datchigi normal va agressiv muhitlarni quyida keltirilgan bosim turlarini o‘lchab, masofaga keltirilgan elektr signali ko‘rinishida uzatuvchi qurilmadir:

«Sapfir-22M — DA» absolyut bosimni o‘lchash datchigi;

«Sapfir-22M — DI» ortiqcha bosimni o‘lchash datchigi;

«Sapfir-22M — DV» bosim kamayishi (разряжения) ni o‘lchash datchigi;

«Sapfir-22M — DIV» ortiqcha — kamaygan bosimni o‘lchash datchigi;

«Sapfir-22M — DD» bosim farqini o‘lchash datchigi.

«Sapfir-22M» bosim datchigi qo‘llanilayotgan o‘lchash tizimidagi ikklamchi o‘lchov vositasi keltirilgan elektr signallari 0 ÷ 5 mA, 4 ÷ 20 mA, 0 ÷ 20 mA, doimiy toklarni kiruvchi signal sifatida qabul qila olishi kerak. Bosim datchigi o‘zini markasiga qarab, 36 V yoki 24 V.li stabillashtirilgan doimiy tok manbai bilan birga ishlatiladi.

Tenzoqarshilikli bosimni o‘zgartiruvchi qurilmalarida asosiy qismlardan biri elektron blokidir. Uning vazifasi deformatsiya ostida sezuvchi elementni qarshiligini o‘zgarishini kalibrovkada keltirilgan bosimga mos chiqish elektr signalini tashkil etishdir.

6.29 — rasm. 4-simli ulanish sxemasi. I — bosim datchigi elektron bloki klemmnigi, II — tashqi klemmnik, III — kabel, IV — doimiy tok manbai., V — chiqish signali.

6.30 — rasm. 2-simli ulanish sxemasi. I — bosim datchigi elektron bloki klemmnigi, II — tashqi klemmnik, III — kabel, IV — tok manbai va yuklama, chqish signali.

4-simli ulanishda bosim datchigiga tok manbai klemmnikni 1,2 nuqtalarga ulanib, chiqish signali klemmnikni 3,4 nuqtalardan tok kuchi ko‘rinishida olinadi. 2 — simli ulanishda klemmnikni 3,4 chi nuqtalar o‘zaro tutashtirilib, tok manbai va yuklama, ya’ni ikkilamchi o‘lchash vositasi klemmnikni 1,2 nuqtalarga ulanadi. Bu turdagi bosim datchiklari o‘zlarini standart doimiy tok manbalari 22BP-36 bilan birga qo‘llaniladi. 22BP-36 doimiy tok manbai stabillashgan 36 V kuchlanishga ega bo‘lib, 1,2,4,6 kanalli bo‘ladi. 6 — kanalli tok manbaiga bir vaqtni o‘zida 6 tagacha bosim datchigi ulanishi mumkin.

6.31 — rasmda II lar bosim datchiklari, Rn ikkilamchi o‘lchash vositalari.

6.31 — rasm. 6-kanalli tok manbaiga datchiklarni ulanish sxemasi I elektr tarmog‘i (220 V), II bosim datchiklari.

Dunyo bo‘yicha avtomatlashtirilgan tizimlarda qo‘llaniladigan qurilmalarni ishlab chiqaruvchi kompaniyalar juda ko‘p. Lekin ulardan Honuveyel, Simens, Advantech, va boshqa kompaniyalar qurilmalari o‘zlarini ishonchliligi, xatoligi kamligi, kalibrovkalash qulayligi va universalligi bilan ajralib turadi. Lekin ulardan tashqari Rossiya kompaniyalari ishlab chiqarayotgan tenzorezistorli bosim datchiklari Sapfir va Metran ham texnologik jarayonlarni nazorat qilishda keng qo‘llanilmoqda.

Metran bosim datchiklaridan hozirda ishlab chiqarilayotgani asosan mikroprotsessorli bo‘lib, o‘lchanayotgan bosim intervaliga programmator orqali programmalashtiriladi. Ba’zi Metran bosim datchiklarini chiqish signallari raqamli bo‘lib, bevosita kompyuterlarga vizualizatsiya va arxivlash uchun uzatilishi mumkin. Masalan quyidagi keltirilgan datchiklarni intellektual datchiklar deb atalib, programmalashtirilishiga qarab keltirilgan (unifitsirovanniy) yoki HART protokoli bo‘yicha raqamli elektr signali chiqaradi. O‘lchashdagi asosiy nisbiy xatolik 0,1% ni tashkil etadi.

— ortiqcha bosim o‘lchash datchigi — Metran-100-DI;

— absolyut bosim o‘lchash datchigi — Metran-100-DA;

— bosim pasayishi (разрежения) o‘lchash datchigi — Metran-100-DV;

— bosim — bosim pasayishi o‘lchash datchigi — Metran-100-DIV;

— bosim farqi (perepad) o‘lchash datchigi — Metran-100-DD;

— gidrostatik bosim o‘lchash datchigi — Metran-100-DG.

6.32 — rasm. Metran — 100 — DI ortiqcha bosim o‘lchash datchigi

6.33 — rasm. Metran — 100 — DD bosim farqini o‘lchash datchigi

Dunyoda keng tarqalgan bosim — pasaygan bosim va bosim farqi o‘lchash datchikalarini texnik kattaliklar va narxlarini quyidagi jadvallardan taqqoslash mumkin:

Texnologik jarayonlarni boshqarishni avtomatlashtirilgan tizimlarida foydalanishga qulay va arzon mikroprotsessorli tenzoqarshilikli kichik o‘lchamli bosimni o‘lchash datchiklari ham qo‘llanila boshlandi.

6.34 — rasm. Kichik o‘lchamli PD 100 ortiqcha bosim o‘lchash datchigi

Ularni asosiy qulayliklari quyidagilar:

— kichik o‘lchamli bo‘lganligi sababli o‘rnatishga ko‘p mehnat talab qilinmaydi;

— korpusini himoyalanishi IR65;

— programmalashtirish va kalibrovkalash shart emas;

— ulanish sxemasi sodda;

— talab qilingan tok manbai stabillashtirilmagan va 15 V — 36 V.gacha bo‘lishi mumkin;

— elektr energiyasini kam iste’mol qiladi;

— tashqi elektromagnit maydoniga turg‘un va chiqish signali stabillashtirilgan;

— aniqlilik klassi 0,5 yoki 1.

Kichik o‘lchamli bosim datchiklari ham ikki qisimdan iborat. 1-blok o‘lchash bloki 2 — blok elektron blokidir.

6.35 — rasm. Kichik o‘lchamli bosim o‘lchami strukturasi. PZU — doimiy xotirlash qurilmasi, ASP — analog-raqamli aylantirish qurilmasi, ION — datchikni ta’minlovchi tok manbai, MP — mikroprotsessor, SAP — raqamli — analog aylantirish qurilmasi, Raqamli indikator, NART — ikkilik informatsiyali protokol

Datchik tokni ION tok manbaidan oladi (rasm 6.35). MP — mikroprotsessor ASP yordamida olingan qarshilik o‘zgarishini raqamli informatsiyaga aylantirib, PZU doimiy xotiraga yozib qo‘yilgan kattaliklar bo‘yicha real o‘lchov birligiga keltiradi. Bundan tashqari olingan natijani keltirilgan 4 ÷ 20 mA elektr signaliga yoki HART protokol yordamida informatsiyani ikkilamchi qurilmaga uzatishni tashkil etadi.

6.36 — rasm. Kichik o‘lchamli bosim o‘lchash datchiklarini ulanish sxemasi

1-bosim datchigi, 2-bosim datchigi ulanish kontaktlari, 3 — doimiy tok manbai (12V÷36 V).

Kondensatorli datchik. Kondensator qatlamlari orasidagi masofani o‘zgarishi bilan elektrostatik sig‘imni o‘zgarishiga asoslangan. Ya’ni sig‘imni o‘zgarishi ta’sir etuvchi bosimni o‘zgarishini aks ettiradi. Qurilmadagi elektron blok bu o‘zgarishni elektir signaliga aylantiradi. Sig‘imli bosim datchiklar kremniyli yoki keramik bo‘lishi mumkin. Kondensator koplamlari orasiga odatda yog» yoki biror organik suyuqlik qo‘yiladi. Bu turdagi bosim o‘lchash datchiklar sezgir datchiklar hisoblanadi. Datchikni asosiy kamchiligi chiqish signalini chiziqli emasligidir.

6.37 — rasm. Sig’imli bosim o‘lchash datchigi o‘rnatilish sxemasi.

Sig‘imli bosim farqini o‘lchash datchiklari o‘lchash datchigi texnologik jarayonlarni boshqarish tizimlarida aniqligi yuqori bo‘lganligi sababli suyuqlik va gazlarning sarfini uzuluksiz o‘lchashda keng qo‘llanilmoqda.

6.38 — rasm. Sig‘imli bosim farqini o‘lchash datchigi. 1 — kameralar membranalari, 2 — sezuvchi element, 3,4 — kondensatorni qo‘zg‘almas qoplamlari.

Keltirilgan (rasm 6.38) intellektual mikroprotsesorli bosim farqini o‘lchash Fisher-Rozmont datchigi kameralarda qo‘yilgan 1 membranalar kondensator qo‘zg‘almas qoplamalari 3,4 orasiga qo‘yilgan 2 sezuvchi membrana bilan boglangan. Kondensator qoplamalari orasi neytral suyuqlik bilan to‘ldirilgan. Bosim farqi ta’siri ostida 2 sezuvchi element — membrana o‘zgaradi. Bu esa sistemani elektr sig‘imini o‘zgarishiga olib keladi. Bu o‘zgarishni elektron blokida joylashgan mikroprotsessor ASP yordamida raqamli signalga aylantirib qayta ishlaydi. Natijaviy signalni keltirilgan elektr signali ko‘rinishida uzuluksiz uzatadi.

Rezonans bosim o‘lchash datchigini ishlash prinsipi akustik yoki elektromagnit to‘lqinlarni suyuqlik va gazlarda uzatilish hodisasiga asoslangan. Ular juda stabil datchiklar hisoblanadi. Lekin kamchiliklar shundaki, har bir datchik o‘lchanayotgan sharoitga individul tayyorlanadi va agressiv muhitlarda xatolik chegarasidan chiqmasdan foydalanish imkoniyati yo‘q.

6.39-rasm. Rezonans bosim o‘lchash datchigi o‘rnatilish sxemasi.

Induksion bosim o‘lchash datchiklarini ishlash prinsipi aylanma (Fuko) toklarini qayd qilishga asoslangan. Datchikni sezuvchi elementi ikkita induktiv g‘altak orasiga metall plastinka qo‘yish bilan tashkil etilgan. Birlamchi induktiv g‘altakda o‘zgaruvchan tok o‘tkazilsa, ikkinchi g‘altakda induksion tok hosil bo‘ladi. G‘altaklar orasidagi metall ekranni surilishi sistemani induktivligini o‘zgartiradi. Sistemani induktivligini o‘zgarishi metall plastinkaga qo‘yilayotgan bosim kuchiga proporsional.

Ionizatsion datchiklar atmosfera bosimidan juda kichik bo‘lgan bosimlar (10^—1 — 10 ^-8 Pa) uchun qo‘llaniladi. Bu datchiklarni ishlash prinsipi elektron lampalarni ishlash prinsipiga o‘xshagan. Agar lampada bosim hosil qiluvchi zarralar soni ko‘p bo‘lsa, katod bilan anod o‘rtasidagi zaryadli zarrachalar harakatiga to‘sqinlik paydo bo‘ladi. Bosim kichrayishi bilan bu to‘sqinlik kamayib boradi.

6.40 — rasm. Ionizatsion bosim o‘lchash datchigi sxemasi. 1 — katod, 2 — setkal ko‘rinishidagi anod, 3 — silindr ko‘rinishidagi kollektor.

Ionizatsion va sig‘imli dachiklarda chiqish signali bosimga logarifimik shkala bo‘yicha bog‘liq. Ya’ni bog‘lanish chiziqli emas. Bu holat o‘lchash tizimida noqulayliklar tug‘diradi.

Issiqlik manometrlari 10 — 10⁴ Pa bosimlarni o‘lchash uchun qo‘llaniladi.

6.41 — rasm. Issiqlik bosim o‘lchash datchigi sxemasi.

Bu issiqlik manometrlarida (Rasm 6.41.) R4 qarshilikni volfram materialidan tayorlanadi, 200 ⁰ C doimiy temperaturagacha tok bilan qizdiriladi. Idishdagi bosimni o‘zgarishi volframni issiqlik uzatishini o‘zgarishiga olib kelib, uni qarshiligini o‘zgartiradi. Bu o‘zgarish qarshiliklar ko‘prigini balansini ko‘rsatib turuvchi mV da aks etadi.

Biz tashkil etgan texnologik jarayonlarni boshqarish tizimlarida asosan «Sapfir-22M», «Metran — 100» va kichik o‘lchamli mikroprotsessorli «KARAT» bosim datchiklari qo‘llanilgan [4,5]. Ularni chiqish signallari 0 ÷ 5 mA, 4 ÷ 20 mA.

Конец ознакомительного фрагмента.