28. Термоэлектрические датчики

Принцип действия

Термоэлектрические датчики относятся к датчикам генераторного типа. Их работа основана на одном из термоэлектрических явле­ний — появлении термоэлектродвижущей силы (термоЭДС).

Сущность этого явления заключается в следующем. Если соста­вить электрическую цепь из двух разнородных металлических про­водников (или полупроводников), причем с одного конца провод­ники спаять, а место соединения (спай) нагреть, то в такой цепи возникает ЭДС. Эта ЭДС будет пропорциональна температуре места спая (точнее — разности температур места спая и свободных, неспа­янных концов). Коэффициент пропорциональности зависит от ма­териала проводников и в определенном интервале температуры остается постоянным. Цепь, составленная из двух разнородных ма­териалов, называется термопарой; проводники, составляющие тер­мопару, называются термоэлектродами; места соединения термо­электродов— спаями. Спай, помещаемый в среду, температуру ко­торой надо измерить, называется горячим или рабочим. Спай, относительно которого измеряется температура, называется холод­ным или свободным. Возникающая при различии температур горя­чего и холодного спаев ЭДС называется термоЭДС. По значению этой термоЭДС можно определить температуру.

Физическая сущность возникновения термоЭДС объясняется наличием свободных электронов в металлах. Эти свободные элект­роны хаотически движутся между положительными ионами, образу­ющими остов кристаллической решетки. В разных металлах свобод­ные электроны обладают при одной и той же температуре разными скоростью и энергией. При соединении двух разнородных металлов (электродов) свободные металлы из одного электрода проникают в Другой. При этом металл с большей энергией и скоростью свобод­ных электронов больше их теряет. Следовательно, он приобретает положительный потенциал. Металл с меньшей энергией свободных электронов приобретает отрицательный потенциал. Возникает кон­тактная разность потенциалов. При одинаковой температуре спаев (θ₁ = θ₂ на рис. 10.1, а) контактная разность потенциалов не может создать тока в замкнутой цепи.

Основные критерии правильного выбора термопреобразователей

• Соответствие измеряемых температур рабочим диапазонам измерений датчиков температуры

• Соответствие прочности корпуса датчика условиям эксплуатации

• Правильный выбор длины погружаемой части датчика и длины соединительного кабеля

• Необходимость взрывозащищенного исполнения для работы на взрывопожароопасных участках. Термопара представляет собой два разнородных металлических проводника, одним концом соединенных между собой.

Соединенные концы проводников называются «холодным» (соединительным) спаем, а свободные концы, подверженные изменению температуры – «рабочим» (измерительным) спаем.

29. Командоконтроллеры

Командоконтроллеры применяют для дистанционного электрического управления аппаратами магнитных контроллеров (контакторами, реле). В крановых приводах широко используют командоконтроллеры КК-8000, выпускаемые в защищенном исполнении. Контактная система командоконтроллера состоит из кулачковых элементов и кулачкового барабана, встроенных в литой корпус, который закрывается съемной крышкой. Кулачковые элементы, смонтированные на рейке, состоят из изолятора, рычага с подвижным мостиковым контактом на одном конце и роликом на другом и неподвижных контактов. Зажимы присоединения проводов находятся на изоляторе кулачкового элемента. Кулачковый барабан представляет собой стальной вал с изоляционными шайбами, который вращается в подшипниках качения. Приводом для вала служит рукоятка, насаженная либо непосредственно на его конец, либо на специальную втулку с сектором, сцепленным с валом посредством зубчатой передачи. Все положения барабана фиксируются храповым механизмом. При повороте барабана выступ или впадина кулачковой шайбы набегает на ролик рычага, заставляя последний поворачиваться вокруг оси, соединяющей рычаг с изолятором. Поворот рычага вызывает соответственно размыкание или замыкание контакта. Контакты командоконтроллера серебряные. В процессе работы состояние контактов периодически проверяют. В случае значительного оплавления контакты рекомендуется зачищать напильником с мелкой насечкой. Зачистка наждачной или стеклянной бумагой не допускается. Если контакты носят следы копоти, их не нужно зачищать. Рабочие поверхности контактов нельзя смазывать, так как смазка способствует их обгоранию. Износ серебряных контактов допускается до толщины 0,5 мм. Число включений командоконтроллеров — до 800 в час. В приводах рассматриваемых кранов применяются в основном четыре типа командоконтроллеров, имеющих три таблицы замыкания контактов. 

30. 1. Операция инверсия (отрицание):

Отрицание - это логическая операция, которая каждому простому высказыванию ставит в соответствие составное высказывание, заключающееся в том, что исходное высказывание отрицается.

Обозначается: ол

В естественном языке: соответствует словам "неверно, что..." и частице "не"

2. Операция конъюнкция (лат. conjunctio — соединение) (логическое умножение):

Конъюнкция - это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны.

Обозначается: ол

В естественном языке: соответствует союзу "и"

3. Операция дизъюнкция (лат. disjunctio — разделение) (логическое сложение):

Дизъюнкция - это логическая операция, которая каждым двум простым высказываниям ставит в соответствие составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания ложны и истинным, когда хотя бы одно из двух образующих его высказываний истинно.

Обозначается: ол

В естественном языке: соответствует союзу "или"

4. Операция импликация (лат. лат. implico — тесно связаны) (логическое сложение):

Импликация - это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда условие (первое высказывание) истинно, а следствие (второе высказывание) ложно.

Обозначается: ол

В естественном языке: соответствует обороту "если ..., то ..."

5. Операция эквиваленция (двойная импликация):

Эквиваленция – это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания одновременно истинны или одновременно ложны.

Обозначается: ол

В естественном языке: соответствует оборотам речи "тогда и только тогда"; "в том и только в том случае"

31. Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором^[1] (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Схемы включения полевых транзисторов

Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком даёт очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение в усилительной технике.