Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Mérőátalakítók Összefoglaló táblázat a mérőátalakítókról

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Mérőátalakítók Összefoglaló táblázat a mérőátalakítókról"— Előadás másolata:

1 Mérőátalakítók Összefoglaló táblázat a mérőátalakítókról

2 Mérőátalakítók A mérőátalakító a mérőberendezésnek az a része, amely a bemenő nem villamos mennyiséget villamos kimenő mennyiséggé alakítja át. Mérőátalakítók AktívPasszív A passzív átalakítónál egy áramkör valamelyik jellemzőjét változtatjuk meg (ellenállás, induktivitás, kapacitás, stb.) Az aktív átalakítónál olyan fizikai hatást használunk fel, amelynél energiaátalakítás eredményeként villamos energiát állítunk elő: pl. elektromágneses indukcióváltozás»vill. feszültség, hőmérséklet változás» vill. feszültség;, fotoelektromos átalakítók: fény hatására » vill. feszültség jön létre; vagy piezzoelektromos hatás: nem fémes kristályok (pl. kvarc) mech. feszültség hatására» töltés )

3 Mérőátalakítók Passzív mérőátalakítók (típusok) Az ellenállásos mérőátalakítók különböző nem villamos mennyiségeket alakítanak át az ohmikus ellenállás változásává. Passzív mérőátalakítók EllenállásosKapacitívInduktív Az induktív mérőátalakító a mérendő elmozdulást, szögelfordulást, vagy más nem villamos mennyiséget induktivitás (kölcsönös, vagy öninduktivitás) változásával képezi le. Az kapacitív átalakító a mérendő mennyiséget (elmozdulást vagy szögelfordulást) kapacitásváltozássá alakítja át.

4 Mérőátalakítók Ellenállásos mérőátalakítók Ellenállásos MérőérintkezőkNyomásfüggőCsúszóérintkezősNyúlásmérő HőellenállásosElektrokémiaiFotoellenállásos Az ellenállásos mérőátalakítók különböző nem villamos mennyiségeket alakítanak át az ohmikus ellenállás változásává. = fajlagos ellenállás hosszúság keresztmetszet

5 Mérőátalakítók Mérőérintkezők A mérőérintkező elmozdulás vagy szögelfordulás hatására zárja vagy nyitja az áramkört. Lehet pont, vonal, vagy sík. Általában a pontérintkezőt használják.

6 Mérőátalakítók Csúszóérintkezők (potenciométerek) A potenciométeres átalakítók elektromechanikai átalakítást valósítanak meg: az elmozdulás, vagy elfordulás hatására a mérő-átalakító ellenállások hatásos hossza megváltozik.

7 Mérőátalakítók Nyomásfüggő ellenállásos átalakítók Szilíciummembrán nyomásérzékelő felépítése

8 Mérőátalakítók Nyúlásmérő átalakítók I. Ez az átalakító a szilárd testekben a mechanikai igénybevétel hatása miatti alakváltozást képezi le a villamos ellenállás változásává. a mérendő testre ható mechanikai feszültség [Pa ] a mérendő test rugalmassági modulusza [Pa ] Egy húzásra igénybevett próbatest relatív megnyúlása a Hooke-törvény értelmében: A relatív nyúlás felírhatóalakban is, (dl: a próbatest megnyúlása, l : a próbatest eredeti hossza.) A megnyúlás okozta relatív ellenállás-változás a következő formában írható fel: kör keresztmetszetű vezető esetén: D= a vezető átmérője [mm]

9 Mérőátalakítók átalakítva: Ennek alapján a relatív ellenállás-változásra a következő összefüggés érvényes: ahol έ relatív nyúlás: Nyúlásmérő átalakítók II. és μ Poisson-tényező: ahol Ψ arányossági tényező: piezorezisztív ellenállás változás tenzometrikus ellenállásváltozás A piezorezisztív ellenállásváltozás értéke a félvezetőknél, a tenziometrikus értéke pedig a fémeknél jelentős.

10 Mérőátalakítók A nyúlásmérő bélyegeknél szokásos nyúlási tényező (gauge factor), a bélyeg nyúlási tényezője: Nyúlásmérő átalakítók III. ennek bevezetésével a relatív ellenállás-változás: Az ellenállás relatív megváltozása a vezető relatív megnyúlásának és a mérőbélyeg nyúlási tényezőjének a függvénye.

11 Mérőátalakítók Hőellenállásos mérőátalakítók I. Ezek az átalakítók a hőmérséklet változását villamos ellenállás-változássá alakítják át. A fém ellenállásmérő ellenállásváltozása a gyakorlatban: ahol: ellenállás a kiindulási hőmérsékleten, [Ω ] hőmérsékleti tényező, [K -1 ] hőmérséklet-különbség A fém ellenállásmérők leggyakoribb anyagai a platina, a nikkel vagy a réz. Hőellenállásos mérőátalakító fémesfélvezető Fémek ellenállás-hőmérséklet karakterisztikái

12 Mérőátalakítók Hőellenállásos mérőátalakítók II. A termisztor: hőérzékeny félvezető: ellenállás-változása a gyakorlatban: ahol: a kiindulási hőmérsékleten mért ellenállás, [Ω ] energiaállandó, [K ] hőmérséklet-különbség Félvezető hőmérséklet-érzékelő-ellenállás termisztorszilícium Hőmérséklet-érzékelő ellenállások jelleggörbéi a. platina ellenállás-hőmérő b. NTK termisztor c. PTK termisztor d. terjedési ellenállás alapú szilíciumérzékelő

13 Mérőátalakítók Fotoellenállásos mérőátalakítók A fotoellenálásos átalakító a megvilágítást alakítja át ellenállás-változássá.

14 Mérőátalakítók Elektrokémiai mérőátalakítók ahol: Az elektrolit fajlagos vezetőképessége, [S ] geometriai kialakítástól függő állandó Az elektrokémiai átalakítók jelentős része elektrolitos átalakító, amelynél az ion koncentráció–változást alakítjuk át ellenállás változássá.

15 Mérőátalakítók Passzív mérőátalakítók (típusok) Az ellenállásos mérőátalakítók különböző nem villamos mennyiségeket alakítanak át az ohmikus ellenállás változásává. Passzív mérőátalakítók EllenállásosKapacitívInduktív Az induktív mérőátalakító a mérendő elmozdulást, szögelfordulást, vagy más nem villamos mennyiséget induktivitás (kölcsönös, vagy öninduktivitás) változásával képezi le. Az kapacitív átalakító a mérendő mennyiséget (elmozdulást vagy szögelfordulást) kapacitásváltozássá alakítja át.

16 Mérőátalakítók Kapacitív mérőátalakítók ahol: töltés, [C ] feszültség, [V ] ahol: dielektromos állandó A kondenzátor fegyverzetének a felülete, [m 2 ] A kapacitás: A síkkondenzátor kapacitása: A fegyverzetek távolsága, [m ]

17 Mérőátalakítók Kapacitív szintmérő Az eredő kapacitás a tartálybeli folyadék szintmagasságának lineáris függvénye.

18 Mérőátalakítók A mérőátalakító a mérőberendezésnek az a része, amely a bemenő nem villamos mennyiséget villamos kimenő mennyiséggé alakítja át. Mérőátalakítók AktívPasszív A passzív átalakítónál egy áramkör velemelyik jellemzőjét változtatjuk meg (feszültség, áram, impedencia, stb.) Az aktív átalakítónál olyan fizikai hatást használunk fel, amelynél energiaátalakítás eredményeként villamos energiát állítunk elő. (elektromágneses indukció, elektrokémiai, termikus, foto-, vagy piezzoelektromos hatás)

19 Mérőátalakítók Aktív mérőátalakítók IndukciósFotoelektromosTermoelektromosPiezoelektromos

20 Mérőátalakítók Indukciós mérőátalakítók I. ahol: sebesség, [m/s ] mágneses tér indukciója, [T esla, (Wb/m 2 ) ] ahol: Ha a tekercs mozog, és a mágneses kör jellemzői időben nem változnak: fluxuskapcsolódás, [Wb,Vs ] Az indukált feszültséget a következő összefüggés adja: tekercs menetszáma Az indukciós átalakítók működésének az alapja az indukciótörvény. Ezek az átalakítók sebességet, vagy szögsebességet alakítanak át feszültséggé. fluxus, [Wb ] vezető hossza, [m ]

21 Mérőátalakítók Indukciós mérőátalakítók II. ahol: Reluktáns átalakító: Az időben változnak a mágneses kör jellemzői és a tekercs nem mozog. Ekkor a tekercs mágneses körének mágneses vezetőképessége változik időben, így az indukált feszültség: mágneses gerjesztés, [A ] tekercs menetszáma mágneses vezetőképesség, [Vs/A ]

22 Mérőátalakítók Termoelektromos mérőátalakítók I. ahol: A hőelemek (termoelektromos átalakítók) működésének alapja a Peltier- és a Seebeck- hatás Az ún. Peltier-tényező, [V ] termoáram, [A ] Ezek az átalakítók hőmérséklet-különbség hatására villamos feszültséget adnak, tehát hőenergiát alakítanak át villamos energiává. A Peltier-hatás: két különböző anyagú vezetőt végeiken összeforrasztunk és áram folyik át ezeken, ekkor az egyik kötéspont melegszik, a másik hűl. A kötésponton felvett vagy leadott teljesítmény:

23 Mérőátalakítók Termoelektromos mérőátalakítók II. ahol: A Seebeck-tényező, [V/K ] Hőmérséklet-különbség, [K ] A Seebeck-hatás: két különböző vezetőből álló áramkörben termofeszültség keletkezik, amely arányos a vezetők csatlakozási pontjai közötti hőmérséklet-különbséggel: A Peltier- és a Seebeck-tényező közötti összefüggés: A Seebeck-hatás eredményeként létrejövő termofeszültség a T1 és T2 hőmérséklethatárok esetén kiszámítható:

24 Mérőátalakítók Piezzoelektromos mérőátalakítók A piezoelektromos átalakítók bizonyos nemfémes anyagoknál megfigyelhető úgynevezett piezoelektromos hatáson alapulnak. E hatás lényegében abból áll, hogy ezek az anyagok mechanikai feszültségállapot (pl. nyomás) hatására felületükön polarizálódnak, ott villamos töltések jönnek létre. SiO 2 kristály egyszerűsített geometriája. a. – a kristály alakja; b. – a kristályból kivágott szelet; F x – longitudinális; F y – transzverzális terhelés ahol d 11– a piezoelektromos együttható, n:– a kvarclemezek száma.

25 Mérőátalakítók Piezzoelektromos gyorsulásérzékelő A gyorsulás: a sebesség időegység alatti változása: A gyorsulás kifejezhető a következő formában is: Newton II. törvénye szerint a tehetetlen tömegre a gyorsuláskor és lassuláskor ható tehetetlenségi erő arányos a gyorsulással, ill. a lassulással. Ez a tény adja a gyorsulásmérés alapját, amikor az ismert hiteles tömegre ható tehetetlenségi erőt határozzuk meg: A bemutatott összefüggésekből kitűnik, hogy a gyorsulást a tehetetlenségi erő, a sebesség, vagy az út mérésből lehet meghatározni.

26 Mérőátalakítók Piezzoelektromos gyorsulásérzékelő 1 – kábelcsatlakozás, 2 – ház, 3 – ismert tömeg, 4 – kvarclemezek, 5 – előfeszítő hüvely, 6 – alaplemez, 7 - szerelőmenet A tehetetlenségi erő mérése célszerűen használhatók a különböző piezoelektromos gyorsulásérzékelők, ezekre látható példa az ábrán. Itt az érzékelőbe ismert tömeget építünk be, a kvarclemezeket pedig úgy feszítjük elő, hogy a megengedett maximális gyorsulásnál meggátoljuk a tömegnek a kvarclemezekről való felemelkedését. A gyorsulás eredményeként változó erő hat a piezoelektromos (kvarc) lemezekre, a piezoelektromos hatás következtében feszültség lép fel a kvarclemezeken, ez arányos a tehetetlenségi erővel, azaz a gyorsulással.

27 Mérőátalakítók Fotoelektromos mérőátalakítók A fotoelektromos mérőátalakítók a megvilágítást villamos feszültséggé alakítják át. Ezeket az átalakítókat fényelemeknek is nevezzük. A fotoelektromos jellemzőik függenek a hőmérséklettől is, a megvilágítás és a fotoáram kapcsolata nem lineáris.


Letölteni ppt "Mérőátalakítók Összefoglaló táblázat a mérőátalakítókról"

Hasonló előadás


Google Hirdetések