1) Термоэлектрические преобразователи (термопары)
Термоэлектрические преобразователи построены на эффектах Зеебека и Пельтье.
Эффект Зеебека: если цепь составить из двух различных проводников (полупроводников), соединив их между собой концами, причем температуру одного места соединения сделать отличной от температуры другого, то в цепи потечет ток под действием э.д.с., называемой термоэлектродвижущей силой.
Эффект Пельтье (обратный): если через цепь, состоящую из двух различных проводников или полупроводников, пропустить электрический ток, то теплота выделяется в одном спае и поглощается в другом.
Рис. 8.1. Принципиальная схема термоэлектрического преобразователя
Преобразователь (рис.8.1) в зависимости от положения переключателя К может работать в режиме генератора электрической энергии (положение 1) и в режиме переноса теплоты между спаями (положение 2).
Достоинства: прочность, экономичность, хорошие динамические свойства, миниатюрность, широкий температурный диапазон. Недостатки: неточность градуировки, изменение температуры свободных концов термопары, изменение сопротивления измерительной цепи.
2) Терморезисторы
Полупроводниковый стержень (рис. 7.2) покрыт эмалевой краской, заключен в металлическую капсулу и герметизирован.
Рис. 7.2. Терморезистор
Достоинства: малые габариты, большие значения температурного коэффициента, дешевизна. Недостатки: нестабильность, перегрев, малая эксплуатация, нелинейность, разброс показаний.
3) Термометры сопротивления
Термометры сопротивления основаны на зависимости сопротивления проводников (металлов) и полупроводников от температуры: R = f (t).
Достоинства: большие значения температурного коэффициента, дешевизна. Недостатки: нестабильность, перегрев, малая эксплуатация, нелинейность, разброс показаний.
5. Электромагнитный преобразователь
Электромагнитный преобразователь представляет собой один или несколько контуров, находящихся в магнитном поле, которое может быть создано как токами, протекающими по контурам, так и внешним источником.
Входной величиной преобразователя является перемещение. Выходной величиной может быть: индуктивность L, электромагнитная сила Fэм, или индуктируемая э.д.с. Еинд.
1) Индуктивные преобразователи
Индуктивные преобразователи – представляют собой катушку индуктивности, полное сопротивление которой может меняться при взаимном относительном перемещении. Входной величиной индуктивного преобразователя является перемещение, выходной – индуктивность.
L = f (Х) – функция преобразования индуктивного преобразователя.
Рис. 5.1. Схема индуктивного преобразователя
Индуктивный преобразователь (рис. 5.1) основан на изменении индуктивности обмотки 1 электромагнитного дросселя в зависимости от воздушного зазора δ между сердечником 2 и якорем 3. Здесь входным воздействием является перемещение якоря 3, а выходной величиной индуктивность L, или выходное сопротивление R.
Рис.5.2. Графики зависимости:
а) зависимость сопротивления от воздушного зазора;
б) зависимость тока от воздушного зазора.
Линейный участок с начальным зазором δ0 (рис. 5.2.) ограничен значением Δδ, равным (0,1 – 0,15)δ0. Относительное изменение сопротивления из–за наличия активного сопротивления обмотки, потока утечки и магнитного сопротивления магнитопровода в 2 – 5 раз меньше относительного изменения зазора.
Достоинства: простота конструкции, дешевизна, отсутствие скользящего контакта, возможность получения большой выходной мощности (до 5 В·А), возможность работы от промышленной сети с частотой 50 Гц. Недостатки: небольшой участок линейности выходной величины, наличие тока холостого хода, температурная погрешность, неточное изготовление обмоток, не всегда правильный выбор материалов.
На практике, в виду своих недостатков, одиночный индуктивный преобразователь применяется очень редко, в основном используется дифференциальный индуктивный преобразователь.