قياس محولات الطاقة. محولات القياس البارامترية ما هي البنية ومبدأ التشغيل والتطبيق
رابعا. تصنيف المحولات.
(العودة إلى جدول المحتويات)
يتم نقل معلومات القياس الواردة من الكائن المتحكم فيه إلى نظام القياس في شكل إشارات من أي نوع من الطاقة ويتم تحويلها من نوع من الطاقة إلى نوع آخر. ترجع الحاجة إلى مثل هذا التحويل إلى حقيقة أن الإشارات الأولية ليست مناسبة دائمًا للإرسال والمعالجة والتحويل الإضافي وإعادة الإنتاج. لذلك، عند قياس الكميات غير الكهربائية، يتم تحويل الإشارات التي يستقبلها العنصر الحساس إلى إشارات كهربائية، وهي عالمية.
يسمى ذلك الجزء من الجهاز الذي يتم فيه تحويل الإشارة غير الكهربائية التي يتم قياسها إلى إشارة كهربائية محول
هناك العديد من الطرق الكهربائية لقياس الكميات غير الكهربائية. ولسهولة الدراسة نقدم تصنيفاً لهذه الطرق حسب نوع الارتباط بين الكميات الكهربائية وغير الكهربائية:
المحولات البارامترية، حيث يتم تحويل الكمية غير الكهربائية المقاسة إلى تغيير مماثل في معلمات الدائرة الكهربائية، المدعومة بمصادر emf خارجية. في هذه الحالة، تعمل الإشارات الواردة من الجسم المقاس فقط على التحكم في طاقة المصدر الخارجي المتضمن في الدائرة.
محولات المولداتحيث يتم تحويل الإشارات الواردة من الجسم المقاس مباشرة إلى إشارات كهربائية. في هذه الحالة، يمكن الحصول على تأثير التحويل المطلوب دون استخدام مصادر خارجية للمجال الكهرومغناطيسي.
تشمل الطرق البارامترية طرقًا تعتمد على التغيرات في المقاومة والسعة والتحريض للدوائر الكهربائية.
تشمل طرق المولدات الطرق الكهرومغناطيسية والكهرومغناطيسية والكهروإجهادية وغيرها من الطرق.
الإدخال هو قيمة معينة X، والإخراج هو إشارة كهربائية (Y).
(*)
س => ΔF => Δx => ΔR
تحويل الكمية الفيزيائية x إلى إشارة كهربائية. لتصور المعلمات R، L، C، M، يجب توصيل مولد الطاقة الكهربائية بها
(*) تنطبق قوانين حسابات الدوائر الكهربائية على هذه الدوائر.
1.1 طريقة المقاومة.
تستخدم هذه الطريقة اعتماد المقاومة الكهربائية للمقاومات على كميات غير كهربائية مختلفة.
على سبيل المثال، تغيير في المقاومة الأومية لمقاومة الأسلاك عندما يتحرك الاتصال المنزلق تحت تأثير القوى الميكانيكية.
ملاحظات عامة.تتحكم المحولات البارامترية، كما هو مذكور في القسم 1، في معلمات تدفق الطاقة القادمة من مصدر خارجي ويمكن أن تعمل في أحد الوضعين. في الأول منهم، المحول هو منظم العاصمةأو التوتر.
يتم تنفيذ معلومات القياس بواسطة قانون التغيرات في مستوى الكمية الكهربائية. على الرغم من أن مثل هذا المحول يجب أن يكون من حيث المبدأ نظامًا غير خطي، إلا أنه في ظل ظروف معينة يمكن اعتبار إشارة الخرج الخاصة به مرتبطة خطيًا بإشارة الدخل، ويمكن حتى تتبع التشابه مع المولدات MECs. على سبيل المثال، في أبسط الحالات، يتم توصيل محول ذو معاوقة كهربائية على التوالي مع الحمل ويتم تغذيته بواسطة مصدر بمقاومة داخلية، مما يؤدي إلى تغيير مقاومة المحول، ونتيجة لذلك، يتغير التيار في الدائرة يتغير بقيمة
تقدم اللاخطية للتحول المنتج ولكن في
إذا كانت المعاوقة مرتبطة خطيًا بقيمة إدخال MET (عادة ما تكون هذه هي الإزاحة، أي أنه يمكنك الكتابة
إذا أثرت قوة كهربائية في المحول ولا تعتمد عليها، فإن معادلة توازن القوة تأخذ الشكل
المعادلتان الأخيرتان تشبهان نظام المعادلتين (1) و (2)، وإذا كان مثل هذا المحول يعادل مولد MET، ويمكن تسميته شبه قابل للتحويل. بالنسبة لذلك، تظل الملاحظات العامة الواردة في القسم 2 صالحة. يمكن أن يكون المحول الذي يعمل بالتيار المباشر قابلاً للعكس فقط بشرط أن يتم إنفاق طاقة مصدر الطاقة بشكل أساسي على إنشاء الكهرباء أو. المجال المغنطيسيفي المحول. إذا كان الجهد صغيرًا، فلن تكون هناك إشارات دافعة، ويتم الحصول على نفس النتيجة تقريبًا عند تشغيله بالتيار المتردد بسبب الاختلاف في التركيب الطيفي لكميات الإدخال والإخراج (المحول، كونه مُعدِّلًا، يقوم بنقل الطيف. ، انظر الفصل 10).
يمكن أن تكون إشارة الخرج للمحول تيارًا (عند أو جهدًا عند الحمل (في الحالة المعاكسة).
بالإضافة إلى وضع المنظم الحالي، يمكن أن يعمل MEC البارامتري في وضع المثير، كونه جزءًا من دائرة ضبط التردد لمولد متحمس ذاتيًا. الكمية المقاسة تعدل تردد الجهد المولد. يمكن استخدام تغيير التردد مباشرة كإشارة خرج أو تحويله إلى شكل آخر (منفصل أو تناظري). في هذا الوضع يكون المحول دائمًا لا رجعة فيه.
أرز. 10. محول بالسعة: o - مع فجوة (مساحة) متغيرة؛ 6 - مع نفاذية متغيرة. في - التفاضلية
يجب أن تكون إشارة الخرج الخاصة بـ MET البارامترية التي تعمل بالتيار المتردد خاضعة للكشف (إزالة التشكيل)، والذي يتم إجراؤه عادةً في معدات تحويل التضخيم. لأن هذه الإشارة تعمل على خلفية إشارة أخرى لا تحمل معلومات مفيدةولكنها أقوى لأن عزلها يتم عن طريق دوائر تفاضلية أو جسرية.
محول بالسعة.يعتمد مبدأ تشغيل هذا المحول على اعتماد السعة بين الموصلات على موضعها النسبي وحجمها وخصائص الوسط بينهما. في أبسط حالة للمكثف المسطح، سعته
أين هي منطقة الأقطاب الكهربائية؟ 6 - الفجوة بينهما. فعال (أي مع الأخذ في الاعتبار عدم تجانس الخصائص) ثابت العزل الكهربائي للمساحة بين الأقطاب الكهربائية. ممكن مخططات الدوائريظهر محول السعة في الشكل. 10. هناك نوعان من اعتماد السعة على الإزاحة x لأحد الأقطاب الكهربائية:
الأول منهما يتوافق مع تغير في المساحة أو النفاذية الفعالة، والثاني يتوافق مع تغير في الفجوة.
للنوع الأول
وللثانية
وبالتالي يمكن كتابة المعادلة (30) على النحو التالي:
حيث أو للنوعين 1 و 2، على التوالي.
يعتمد التعبير عن بشكل كبير على الوضع الكهربائي للمحول. نظرًا لتعقيد التحليل بشكل عام، سنقتصر على حالتين متطرفتين عندما يتم تزويدهما بالطاقة بمصدر جهد ثابت.
1 تحدث التغيرات في السعة ببطء شديد بحيث يتمكن مصدر الطاقة من شحن السعة دون تأخير تقريبًا، مع الحفاظ على نفس الجهد عليها، وهو ما يعادل عدم توصيل سعات أخرى على التوالي مع المحول. ثم (32) يأخذ الشكل التالي:
ومن ناحية أخرى، وبما أنه يساوي أو -
منذ تهمة على السعة
أين هو الجزء المتغير من الشحنة، بالنسبة للنوع 2 يمكننا أن نكتب:
2. تحدث التغييرات في السعة بسرعة كبيرة بحيث لا يكون للشحنة وقت للتغيير بشكل كبير وتبقى مساوية للقيمة الأولية. لذلك يتغير الجهد على السعة وفقًا للقانون إذا لم تتغير الشحنة التيار المار عبر السعة هو صفر، وهناك حاجة إلى مصدر طاقة بشكل أساسي فقط من أجل الشحن الأولي للسعة (تجاهل تيار التسرب). إلا أنه يوجد تيار صغير خلال الحمل مدعم بعمل قوة خارجية لاعتماد النوع الأول من السعة على الإزاحة (انظر صفحة 197).
أي أنه بالإضافة إلى القوة الثابتة، هناك مرونة كهربائية إضافية. بالنسبة للنوع الثاني من التبعية
المعادلة (32) مكتوبة على النحو التالي
يتم تفسير المصطلح الثاني بحقيقة أنه في البداية (عند ) تكون المعاوقة سعوية؟ وليس الحمل هو الذي يحدد طبيعة التيار الأولي.
يتم تلخيص معادلات المحول في جميع الأوضاع وحلولها في الجدول. 2.
2. معادلات محول بالسعة
(انظر المسح)
من تلك الواردة في الجدول. من الواضح في تعبيرين أنه في جميع الحالات يعتمد تيار الخرج بشكل مباشر أو غير مباشر على المحول عند التشغيل في وضع الجهد الثابت وبطبيعة مرنة، وهو عبارة عن أداة تفاضل. في وضع الشحن الثابت، تعتمد إشارة الخرج على نوع الحمل، على وجه الخصوص، إذا كان الحمل نشطًا، فإن التيار يتناسب مع القوة. ومع ذلك، فمن المستحيل بأي حال من الأحوال قياس القوى الثابتة أو الإزاحات من الجدول. 2 يمكن ملاحظة أنه في أحد الأوضاع يكون المحول شبه قابل للعكس.
عندما يتم تغذية المحول من مصدر جهد متناوب، يتدفق التيار من خلاله، حتى لو لم تتغير السعة، ويمكن أن يكون التيار بمثابة مقياس للسعة تحت أي قانون لتغييره. للحساب، ينبغي استخدام المعادلة (32)، مع الأخذ في الاعتبار ما هي الدالة. على سبيل المثال، عند التغذية بجهد تردد جيبي، الصيغ الموجودة في الجدول. 2، يمكنك تحديد سعة تيار الخرج إذا اخترت، بدلاً من التعبير قبل أخذ الوحدة النمطية الخاصة به عند التردد المسمى الناقل، أكبر بكثير من أعلى تردد في الطيف، اعتمادًا على النسبة، يمكن للمحول أن يعمل وضعين ماس كهربائى متطرفين و سرعة الخمولفي الأول منهم، المعادلة صحيحة
وفي الثانية
تنقسم التعبيرات الخاصة بـ إلى جزأين، الأول لا يعتمد على الوقت، والثاني ينبض بتردد، ويمكن إهمالهما دائمًا تقريبًا (انظر أدناه)، ويعتبر المحول لا رجعة فيه
يظهر الحساب أنه مع الاختيار الصحيح في أي وضع، يمكن أن يكون سعة إشارة خرج المحول متناسبة مع القوة المؤثرة. على سبيل المثال، لوضع الخمول والتخليص المتغير
لذلك، من الضروري الاختيار بحيث يكون المقام ثابتا. مع الطبيعة المرنة للمقاومة، فإن هذا يتوافق مع الحمل النشط: عادة ما تستخدم دوائر الجسر للقياس.
يتم تحديد أكبر قوة جذب محددة لأقطاب المحول من خلال قوة مجال الانهيار وبالنسبة للهواء. إذا كانت القوة المؤثرة في جميع الأوضاع أكبر بكثير من قوة التفاعل الكهربائي، فإن استخدام المحول فقط عند تضييق النطاق المحتمل للتغيرات في قيمة الإدخال. الزيادة تؤدي إلى النمو السريعاللاخطية للتحويل، والتي يمكن تقليلها باستخدام طرق الخطية المختلفة. أحدها هو استخدام المحولات التفاضلية (الشكل 10، ج)، حيث تتغير السعات في وقت واحد في اتجاهات مختلفة. في هذه الحالة، إلى جانب الخطية وزيادة الحساسية، يتم تحقيق تعويض جيد للتأثير الظروف الخارجية. تزداد الخطية بشكل ملحوظ إذا كان الخرج عبارة عن معامل عكسي للتيار المتردد، مثل التغير في السعة. يتم الحفاظ على اتصاله الخطي مع x حتى يتم إغلاق أقطاب المحول. يمكن تحقيق الخطية المباشرة عن طريق تحويل إشارة الخرج إلى وحدة إضافية تعتمد على المعالجات الدقيقة، وهو أمر ممكن الآن حتى في الأجهزة التي تعمل بالطاقة الذاتية.
إذا تم تضمين السعة في دائرة القيادة لمولد الجهد المتردد، فمن الممكن قياس ليس التيارات أو الفولتية، ولكن معلمات الوقت - التردد أو المدة. في المولد الكلاسيكي ذو الحث، تكون فترة التذبذب متناسبة، وفي المولد ذي السعة المقاومة، تعتمد خطيًا على C. تتمتع هذه الطريقة بمرونة كبيرة، حيث يمكنك دائمًا اختيار النوع الأمثل لإشارة الخرج. على سبيل المثال، عندما يتم توصيل محول بفجوة متغيرة في دائرة مولد مقاوم سعوي، فإن تردد التذبذب
يتناسب التغير في التردد مع x ومن المستحسن استخدامه كإشارة خرج. إذا كان للمحول مساحة متغيرة، فإن فترة التذبذب ترتبط خطيًا بالحركة
ولذلك، في كلتا الحالتين من الممكن العمل دون القيد المذكور أعلاه مع مقاومة عالية للحمل الزائد. عندما يتم توصيل المحول بدائرة تذبذبية، يتم فقدان هذه الخصائص إلى حد كبير، ولكن يتم تحقيق استقرار أكبر بكثير لمعلمات المولد. ولذلك، يتم استخدام الطريقة الأخيرة على نطاق واسع في أنظمة القياس عالية الحساسية والمستقرة. محول خرج التردد لا رجعة فيه في جميع الحالات.
يتم تحديد حساسية محول الطاقة بالسعة من خلال علاقاته الهندسية وجهد الإمداد واستقرار العناصر الهيكلية. يتم تحقيق أعلى حساسية مع وجود فجوة متغيرة، ولكنها تنخفض في نفس الوقت الحد الأعلىالقياسات. ولذلك، فإن تطبيقات محولات المساحة المتغيرة ومحولات الفجوة المتغيرة مختلفة. نادراً ما تستخدم محولات الطاقة ذات النفاذية المتغيرة في تكنولوجيا القياس الميكانيكي، على الرغم من وجود مواد بلورية تعتمد بشكل كبير على النفاذية الإجهاد الميكانيكي. يمكن أن تكون هذه العوازل فعالة في القوة ومحولات الضغط.
تستخدم محولات الطاقة السعوية عند قياس القوى والكميات المخفضة إليها، وكذلك الإزاحات، خاصة الصغيرة منها والصغيرة جدًا.
محول حثي.يعتمد عمل MECs الاستقرائي على استخدام اعتماد محاثة الدائرة الحاملة للتيار أو الحث المتبادل لدائرتين متصلتين على حجمها وشكلها وموضعها النسبي والنفاذية المغناطيسية للبيئة التي توجد فيها. على وجه الخصوص، فإن محاثة الملف ذو النواة المغناطيسية التي تحتوي على فجوة تعتمد على طول الأخير (الشكل الأول).
لنفترض أن الفجوة الحلقية التي يتم من خلالها إغلاق خطوط الكهرباء التي تمر خارج الملف، صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمالها. إذا تم الإشارة إليه بالنفاذية المغناطيسية المطلقة للنواة؛ أنا - متوسط الطولخط الكهرباء في القلب. محاثة الملف بدون قلب، ثم المحاثة الموضحة في الشكل. 11 ملف حيث يتم النفاذية المغناطيسية الفعالة مع مراعاة الفجوة؛
هذه الصيغة صحيحة عندما تكون بالإضافة إلى ذلك
هكذا،
أين هو الحث في
أرز. 11. المحول الاستقرائي: 1 - قلب ثابت؛ 2 - لفائف. 3 - نواة متحركة
طاقة المجال المغناطيسي في ملف
أين هو التيار إذا اقتصرنا على شروط الرتبة الثانية من الصغر وأخذنا ذلك في الاعتبار بعد ذلك
استبدال هذه الكميات في (30)، (31) ومراعاة الحصول على معادلات المحول
يتضح من هذه المعادلات أن المحول شبه عكسي بمعامل (ولكن ليس ) يساوي
تيار الإخراج
كالعادة، في منطقة ما قبل الرنين يتم التفريق المحول، وخلف الرنين يتم القياس. لا يتم ممارسة تشغيل المحول الحثي بجهد ثابت، لأنه، على عكس المحول السعوي، فإنه يستهلك طاقة تنفق بلا فائدة على مقاومته النشطة. عند تشغيله بالجهد المتناوب، ينخفض استهلاك الطاقة ويصبح
إمكانية قياس الكميات الثابتة. يتم حساب معلمات الإخراج بنفس طريقة حساب المحول السعوي. تظل الاستنتاجات حول إمكانية استخدام طرق قياس الوقت أو التردد والخطية صالحة.
المحولات لديها العديد من أنواع التصميم. بالإضافة إلى المحولات ذات طول الفجوة المتغير، والتي تتميز بأكبر قدر من الحساسية لحركة النواة، فإن المحولات ذات مساحة الفجوة المتغيرة معروفة؛ بدائرة مغناطيسية مفتوحة (بدون قلب ثابت)؛ مع الحث المتبادل المتغير، وما إلى ذلك. حساسيتها كافية لقياس الإزاحات حتى
تُستخدم محولات الطاقة الحثية لقياس الإزاحات والقوى والضغوط المحولة إليها.
محول مغناطيسي مرنيختلف عن الاستقرائي في آلية تغيير الحث. يتم تنفيذها بالقوة المباشرة على النواة المغناطيسية الحديدية (الشكل 12). من المعروف أن نفاذية المغناطيس الحديدي تعتمد على الضغوط الميكانيكية في المادة. إذا كانت النفاذية متساوية في حالة غياب الجهد، فإن إنشاء الجهد a يغيره إلى تتميز حساسية المغناطيس الحديدي للإجهاد بمعامل يعتمد على a والمجال في المغناطيس الحديدي في نطاق معين من التغييرات يمكن قبوله إذن فإن محاثة الملف هي حيث أنه بالنسبة للمحول المصور، حيث يوجد معامل مرونة المادة الأساسية، وحركتها، والارتفاع، ثم
أرز. 12. المحول المغناطيسي المرن: 1 - النواة؛ 2 - لفائف
باستبدال هذه القيمة في (30)، نحصل على معادلة تيار الخرج للمحول. يتم تزويد محول الطاقة المرن المغناطيسي دائمًا بجهد متناوب، وهذا هو السبب في أنه لا رجعة فيه عمليًا. تم العثور على إشارة الخرج باستخدام صيغة مشابهة لـ (35). وبما أن قيم المعامل يمكن أن تصل إلى عدة مئات، فإن المحول حساس للجهود المنخفضة. ومع ذلك، فإن الضوضاء في المغناطيس الحديدي وظواهر التباطؤ تحد من الحد الأدنى من الفولتية المقاسة بقيمة رتبة
المجال الطبيعي لتطبيق محول الطاقة المغناطيسي المرن هو قياس القوى والضغوط. ومع ذلك، يتم استخدامه بشكل أقل تكرارًا من الاستقرائي، وذلك بشكل أساسي لقياس الكميات المتغيرة ببطء لنفس العلامة.
محولات مقاومة.يعتمد عمل MECs المقاومة على استخدام اعتماد الكميات المدرجة في صيغة المقاومة الكهربائية - طول موصل المقطع العرضي والتوصيل الكهربائي المحدد للمادة y - على التأثيرات الميكانيكية. في أبسط الحالات، يكون MET المقاوم عبارة عن سلك مستقيم أو حلزوني بطول نشط متغير، يتم تحديده بواسطة موضع الاتصال المنزلق (الشكل 13). يسمى هذا المحول بالمقاومة المتغيرة. المحول الموضح ذو الملف الحلزوني ليس تناظريًا، ولكنه منفصل بخطوة تساوي مسافة التداخل عندما يتحرك الاتصال بمقدار x، فإن التغير النسبي في المقاومة يساوي حيث I هو طول الملف. وبالتالي، يمكن أن تختلف من وحدة إلى وحدة، ولكن عادة يتم اختيار موضع الاتصال الأولي في منتصف اللف. مثال آخر هو مقياس الضغط - وهو عنصر موصل للتيار عرضة للتشوه، وغالبًا ما يكون أحادي المحور (الشكل 14). وفي هذه الحالة تتغير جميع الكميات التي تعتمد عليها المقاومة.
لتقييم خصائص مادة قياس الانفعال، تم إدخال معامل حساسية الانفعال يساوي حساب التغيرات في أبعاد السلك أثناء التشوه
يعطي القيمة حيث تكون نسبة بواسون مساوية لـ ولكن بما أنه بالإضافة إلى ذلك تتغير كثافة المواد، وبالتالي يتغير تركيز حاملات الشحنة، وتشوه الشبكة البلورية، فقد اتضح أنها أكبر بكثير بالنسبة للمعادن). في أشباه الموصلات، حيث توجد ناقلات شحن من نوعين وتغير الضغوط الميكانيكية بنية نطاقات الطاقة وتنقل الناقلات، يكون معامل حساسية الإجهاد أعلى من حيث الحجم، ولكنه يعتمد على نوع الموصلية وقيمتها واتجاهها محور المقاوم نسبة إلى المحاور البلورية للمادة.
أرز. 13. محول الريوستات
أرز. 14. محول سلالة مقاوم
في المحولات المقاومة يمكن إهمال تأثير الجانب الكهربائي على الجانب الميكانيكي تماما ويمكن اعتبار كليهما مستقلين. إن المعاوقة الميكانيكية لمقياس الضغط صغيرة نسبيًا ومرنة بطبيعتها؛ في المحول المتغير، يكون الاتصال المنزلق عنصرًا غير خطي (مثل الاحتكاك بدون تزييت). يتم تحديد حساسية المحولات المقاومة من كلا النوعين، على سبيل المثال للتيار، من خلال الصيغ
أين هو معامل تحويل تشوه الجسم إلى تشوه مقياس الضغط. يتم نقل الضغط إما على طول مقياس الضغط بالكامل، أو عند نقاط فردية. تتنوع تصميمات أعضاء البرلمان الأوروبي لقياس الضغط. إنها مصنوعة أشكال مختلفةمن الأسلاك أو الرقائق أو الأفلام المرشوشة أو قطعة من الكريستال المفرد.
إن حساسية قياس الضغط MEPs تجعل من الممكن قياس التشوهات الديناميكية حتى
تُستخدم محولات الطاقة المتغيرة لقياس الإزاحات النسبية الكبيرة نسبيًا، وتستخدم محولات الطاقة المقاومة للشد والتشوهات والكميات المحولة إليها: القوى والضغوط والعزوم.
محولات ذات خصائص متغيرة.هناك نوع خاص من MECs البارامترية عبارة عن محولات ذات خاصية جهد تيار غير خطية تتغير تحت التأثير الميكانيكي على المحول. والمثال النموذجي هو المحول الميكاتروني - وهو جهاز فراغ كهربائي بقطب كهربائي متحرك. في الشكل. يوضح الشكل 15 بشكل تخطيطي ميكاترون الصمام الثنائي مع أنود متحرك. عندما يتحرك الأنود بالنسبة إلى الكاثود، والذي يحدث تحت تأثير القوة على الغشاء المرن للديود، يتغير اعتماد تيار الأنود على الجهد بين الأقطاب الكهربائية. يمكن ملاحظة ذلك من صيغة تيار الأنود
حيث B هو معامل يعتمد على المادة ودرجة حرارة الكاثود ومساحة الأقطاب الكهربائية؛ الجهد الأنود. يظهر التغيير في الشكل. 16، في الربع الأيمن الذي يتم فيه تصوير مجموعة من الخصائص على مسافات مختلفة بين الأقطاب الكهربائية، غالبًا ما يكون تمثيل التبعيات في شكل رسوم بيانية هو الخيار الوحيد الممكن في حالة عدم وجود تعبيرات تحليلية بدقة كافية. نظرًا لوجود مقاوم الحمل في دائرة الصمام الثنائي، يتم تحقيق المساواة، ونتيجة لذلك يتغير التيار وفقًا للخاصية الديناميكية، والتي يظهر تصميمها في الربع الأيسر من الشكل. 16. على الرغم من عدم الخطية الواضحة لخصائص الجهد الحالي الأولية، فإن الخاصية الديناميكية قريبة من المستقيمة.
أرز. 15. محول ديود ميكاترونيك: 1 - غشاء، 2 - يود متحرك
أرز. 16. مخطط لبناء الخصائص الديناميكية للمحول
بعد حساب إزاحة الأنود x من المسافة الأولية 60 والإشارة إليها، يمكننا بالتالي كتابة معادلات المحول:
وبالتالي فإن كلا المعادلتين مستقلتان. محول الإخراج الحالي
المعاوقة الميكانيكية للميكاترون كبيرة. وفي منطقة ما قبل الرنين، والتي عادة ما تعمل لهذا النوع من MET، سيكون المحول واسع النطاق.
يعتبر ميكاترون الصمام الثنائي هو الأبسط بين المحولات ذات الأقطاب الكهربائية المتحركة. تم تطوير التصميمات باستخدام أنودين ودائرة تبديل تفاضلية، مصنوعة في كل من دوائر الصمام الثنائي والصمام الثلاثي، مع حساسية تصل إلى عدة مئات من الميكرو أمبير لكل ميكرومتر. نظرًا لصلابتها العالية، تعد الميكانوترونات أكثر ملاءمة لقياس القوى والضغوط.
إلى جانب محولات الفراغ، تُعرف محولات الحالة الصلبة - الثنائيات والصمامات الثلاثية لأشباه الموصلات (الترانزستورات)، حيث تكون وظيفة الضغط الميكانيكي المطبقة على المنطقة النشطة من البلورة: - الوصلة، القناة. يمكن استخدام جميع أنواع أجهزة أشباه الموصلات المعروفة تقريبًا لهذه الأغراض. يتم تحقيق التأثير هنا بسبب حقيقة أنه عندما يتغير حجم المنطقة النشطة، يتغير تركيز وتنقل حاملات الشحنة، وفي ترانزستور التأثير الميداني مع بوابة معزولة، يحدث الاستقطاب الكهرضغطي أيضًا في الطبقة العازلة. تتمتع ميتس أشباه الموصلات من هذا النوع بممانعة ميكانيكية أقل بكثير من الميكاترون ويمكنها قياس القوى الصغيرة لأن حساسيتها عالية؛ لكن
الاستقرار ليس جيدا بما فيه الكفاية. لم تصبح واسعة الانتشار بعد.
محولات الرنان.المحولات من هذا النوع عبارة عن مولدات ذات ردود فعل كهروميكانيكية من خلال عنصر انتقائي للتردد، وتعتمد معلماتها على التأثير الناتج عليها (الشكل 17). مولد مع مرنان كهرضغطية في الدائرة تعليقيتم إثارة عند تردد يساوي سرعة انتشار الموجات الصوتية المستخدمة؛ عدد صحيح؛ I هو طول مسار الموجة في الرنان. إذا أثرت قوة على الرنان، فإن أبعاده وخواصه الميكانيكية، ومعها تردد التوليد، تتغير إلى التقريب الأول بما يتناسب مع القوة. وبالتالي، فإن المحول عبارة عن مولد يتم التحكم فيه بالقوة مع تعديل التردد وهو قريب من MECs السعوية أو الحثية مع خرج تردد، ومع ذلك، يستخدم الأخير الرنين الكهربائي بدلاً من الرنين الميكانيكي. لكن
أين كتلة الرنان؟ سماكة؛ معامل القص في الاتجاه
يتم تحديد الاستقرار من خلال ثبات مجموعة المعلمات الهندسية والمرنة بين قوسين. في هذه الحالة، من المهم القضاء على تسرب الطاقة المتولدة في الرنان، والذي يتم تحقيقه من خلال الاختيار العقلاني لنوع الموجات المثارة، وتصميم الرنان وعناصر التوصيل.
من غير المناسب وصف العناصر الكهربائية والميكانيكية المرنة لنظام المعادلتين (1) و(2)، نظرًا لأن لديهم خرج تردد، ويتم تحديد التأثير العكسي للجانب الكهربائي على الجانب الميكانيكي من خلال التأثيرات الضعيفة من الدرجة الثانية من الصغر ، ويمكن إهمالها.
الأكثر شيوعًا هي أنواع MEPs المرنانة من نوع آخر - ما يسمى بتردد الاهتزاز (السلسلة). يعتمد عملهم على استخدام حقيقة أن التردد الطبيعي للوتر المشدود بقوة يتناسب مع لذلك، إذا كان انحراف التردد عن
القيمة الأولية تتناسب مع ومع ذلك، فإن مرنانات الحالة الصلبة لها احتمالات جيدةحيث تتمتع بعدد من المزايا، خاصة فيما يتعلق بالسرعة. تتيح حساسيتها قياس القوى التي تسبب الفولتية من رتبة المحولات المعروفة أيضًا بالرنانات الكهربائية البحتة من نوع كليسترون، والتي، مع ذلك، لم تتجاوز الأبحاث المختبرية بسبب المضايقات التشغيلية الكبيرة. يتم استخدام ميتس الرنان لقياس القوى والكميات التي يمكن تخفيضها إليها.
أرز. 18. محول التيار الدوامي
محول التيار الدوامي.يعتمد عمل محولات التيار الدوامي (أو التيار الدوامي) على استخدام ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. إذا كان هناك جسم موصل في المجال المغناطيسي للتيار، فعندما يتغير المجال، يتم تحفيز التيارات ذات الدائرة القصيرة (الدوامة)، مما يمتص طاقة المجال)