Страница 257 Миниатюрный датчик давления

Рис. 5.150. Вариант конструкции миниатюрного датчика давления: 1 - кольцевой постоянный магнит; 2 - корпус-магнитопровод; 3 - преобразователь магнитного поля; 4 - стальная мембрана

Действие датчика давления (рис. 5.150) основано на преобразовании прогиба мембраны 4 под действием внешнего давления в электрический сигнал.

Изменение давления приводит к изгибу тонкой плоской мембраны 4 и соответственно к изменению индукции магнитного поля в зазоре между преобразователем магнитного поля 3 и сердечником магнитопровода 2. Изменение индукции вьвьшает изменение сигнала на выходе преобразователя 3. В качестве преобразователя магнитного поля может использоваться высокочувствительная МЧМС или тонкопленочный магниторезисторный мост.

Если вместо стальной мембраны 4 использовать майларовую мембрану с ферритовым покрытием, то датчик давления превращается в микрофон.

Датчики давления газа

На рис. 5.151. приведены два варианта конструкций датчиков давления. Действие датчиков давления основано на регистрации перемещения гибкой мембраны, вызванной изменением давления Р.

Регулировочный

MoctKMZIOC

Мембрана

1 ш

Мембрана

Магнитоуправляемая у интегральная схема

Рис. 5.151. Варианты конструкций датчиков давления: а - с применением магниторезисторного моста; б - с применением магниточувствительной ИС

В первом случае (рис. 5.151 .а) перемещение (изгиб) мембраны вызьшает перемещение штока с встроенным в него постоянным магнитом. Изменение положения магнита регистрируется магниторезисторным мостом.

Во втором случае (рис. 5.151.6) постоянный магнит укреплен непосредственно на мембране и ее перемещение регистрируется магниточувствительной ИС.

Шариковый датчик расхода жидкости

На рис. 5.152 приведен вариант конструкции шарикового датчика расхода жидкости, который является разновидностью турбинного датчика. В нем роль вращающегося элемента играет шарик 2 из ферромагнитного материала, помещенный в цилиндрическую камеру. Ноток жидкости, подводимый к камере, закручивается, проходя через тангенциальные отверстия или через неподвижную винтовую крьшьчатку. Шарик 2 вращается по внутренней поверхности камеры со скоростью, пропорциональной расходу. Вращение шарика регистрируется магнитным датчиком 3, в качестве которого может использоваться МД типа GT01GA (фирмы Honeywell) или его более чувствительный аналог. Корпус датчика 1 тонкостенный, изготовлен из немагнитного материала. Рис. 5.152. Вариант конструкции шарикового датчика расхода: 1 - корпус датчика; 2- шарик из ферромагнитного материала; 3 - магнитный датчик

Характеристика такого датчика (рис. 5.152) близка к линейной (наилучшее приближение наблюдается при равенстве объемного веса шарика с удельньпи весом контролируемой жидкости). Преимуш;еством шарикового датчика является простота конструкции, недостатками - большая потеря давления, износ шарика и необходимость применения высокочувствительного МД. Датчик подобной конструкции может быть использован для измерения малых расходов (менее 1 см7с) агрессивных жидкостей. Точность измерения составляет ± (1-1,5%)[56].

Датчик малых расходов жидкости

На рис. 5.153 приведена схема датчика малых расходов жидкости. Действие датчика основано на том, что расход жидкости влияет на изменение положения поплавка, расположенного в потоке. Жидкость поступает в камеру 1 и, протекая снизу вверх через коническое отверстие 2 и проходное сечение опорной платы 3, выходит через штуцер 4. Но оси конического отверстия натянута металлическая нить 5, по которой свободно перемеш;ается трубка 7 с поплавком 6 и ностоянньпй магнитом 8.

Высота подъема поплавка, а следовательно, и перемеш;ение постоянного магнита 8 пропорциональны измеряемому расходу. Неремеш;ение магнита 8 регистрируется магниторезисторньпи мостом 9(KMZ10A).

Рис. 5.153. Схема датчика малых расходов жидкости: 1 - камера; 2 -коническое отверстие; 3 - опорная плата; 4 - штуцер; 5 - металлическая нить; 6 - поплавок; 7 - трубка; 8 - постоянный магнит; 9 - магниторезисторный мост типа KMZ10A

Лопастной датчик расхода жидкости

На рис. 5.154 показан вариант конструкции лопастного или турбинного датчика расхода жидкости. В герметичном корпусе из немагнитного материала на специальных опорах враш;ается 4-Трубопровод лопастная турбинка с размеш;енными на лопастях микромагнитами. Скорость враш;ения турбинки определяется магнитньпи датчиком, встроенным в корпус прибора. Выходной сигнал датчика подается на счетчик импульсов, откалиброванный в единицах расхода. В качестве датчика скорости враш;ения турбинки, например, может использоваться серия МД 103SR (фирмы Honeywell) или ее аналоги.

Трубопровод

Рис. 5.154. Вариант конструкции лопастного датчика расхода жидкости

Датчик для измерения скорости ветра (анемометр)

.Вертушка

Магнитоуправляемая. интегральная схема

На рис. 5.155 дан вариант конструкции анемометра. В датчике враш;ение вертушки прибора приводит к враш;ению многополюсного кольцевого магнита. Скорость враш;ения магнита измеряется при помош;и магнитоуправляемой ИС, включенной на вход специального процессора, обрабатываюш;его сигнал. Результаты измерений регистрируются ЖКИ в принятых единицах измерения (например в метрах в секунду).

Рис. 5.155. Вариант конструкции анемометра

171/

Рис. 5.156. Схема датчика амплитуды вибраций: 1 -магнитопровод; 2 - кольцевой постоянный магнит; 3 -преобразователь магнитного поля; 4 - стальная мембрана; 5 - зазор

Датчик амплитуды вибраций

J На рис. 5.156 приведена схема датчика амплитуды вибраций.

Работа датчика основана на преобразовании силы, влияющей на 2 инерционную массу, подвергающуюся воздействию вибрационных ускорений, в изменение длины и, следовательно, магнитной проводимости зазора 5.

Инерционной массой является магнитная система, состоящая из магнитопровода 1 с постоянным магнитом 2 и преобразователем магнитного поля 3. Эти элементы укрепляются на мембране 4. Нри изменении магнитной проводимости зазора 5 на выходе преобразователя магнитного поля 3 возникает сигнал, частота которого равна частоте следования вибрационных ускорений.

В качестве преобразователя магнитного поля 3 может использоваться магниточувствительная микросхема или тонкопленочный магниторезисторный мост.

Бесконтактный манипулятор типа джойстик

Рис. 5.157. Вариант конструкции манипулятора типа джойстик : 1 -рукоятка; 2 - постоянный магнит; 3 -преобразователь магнитного поля

На рис. 5.157 приведен вариант конструкции бесконтактного манипулятора типа джойстик , который не требует специальных пояснений. Неремещение рукоятки 1 с постоянным магнитом 2 регистрируется преобразователями магнитного поля 3. В качестве преобразователей магнитного поля могут использоваться магнитоуправляемые и магниточувствительные интегральные схемы.

Магнитные датчики могут применяться и в манипуляторах типа мьппь . Например, замена открытых оптопар светодиод-фоторезистор (или светодиод-фотодиод ) на микроминиатюрные щелевые магнитные датчики позволяет не только снизить мощность, потребляемую манипулятором, но и значительно повысить его надежность, так как самым ненадежным элементом такого манипулятора является светодиод.

Датчик вибрационных перемещений

На рис. 5.158 приведен вариант конструкции простейшего датчика вибрационных перемещений. Управляющим элементом датчика служит кольцевой магнит на нитяном подвесе. Датчик предназначен для использования в системах охранной сигнализации садовых участков. В начальном положении датчик устанавливается строго вертикально на легком ограждении участка. Любое перемещение датчика вызовет срабатьшание магнитоуправляемой ИС.

Рис. 5.158. Датчик вибрационных перемещений: 1 - корпус; 2 - нитяной подвес; 3 - кольцевой магнит; 4 - магнитоуправляемая ИС