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電氣轉(zhuǎn)換器的工作原理

發(fā)表時(shí)間：2021-08-15　次數(shù)：370　作者：FCS Gordon FCS流體控制解決方案

摘自chemicalengineeringworld, Gordon翻譯

電氣轉(zhuǎn)換器的工作：傳感器是一種用于將一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的設(shè)備。在控制系統(tǒng)中使用時(shí)，它用于將一種形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種形式的信號(hào)。電氣轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)信號(hào)。其功能是將控制器的模擬量輸出轉(zhuǎn)換為比例氣動(dòng)值，以控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器。執(zhí)行器是最終控制元件。

通常，流到壓力傳感器的電流輸入信號(hào)在4-20mA范圍內(nèi)，比例氣動(dòng)輸出值在3-15psi范圍內(nèi)。

原理

流向壓力傳感器的電流基于電磁力平衡原理。系統(tǒng)中有一個(gè)線(xiàn)圈,當(dāng)電流信號(hào)從控制器流向線(xiàn)圈時(shí)，在線(xiàn)圈和擋板之間會(huì)產(chǎn)生作用力。

運(yùn)行

電氣轉(zhuǎn)換器的主要元素是線(xiàn)圈，擋板和噴嘴。擋板的一端樞轉(zhuǎn)，另一端自由，因此上下移動(dòng)具有一定程度的靈活性，并且磁性材料連接到擋板的自由端。線(xiàn)圈存在于系統(tǒng)中以充當(dāng)電磁體。當(dāng)電流從控制器輸入到系統(tǒng)中時(shí)，再經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。電磁體傾向于吸引附著在擋板自由端的磁性材料。這會(huì)導(dǎo)致?lián)醢逑蛳鲁€(xiàn)圈移動(dòng)。流過(guò)線(xiàn)圈的電流越強(qiáng)，線(xiàn)圈與磁性材料之間的吸引力就會(huì)越強(qiáng)。

擋板附近有一個(gè)噴嘴。噴嘴和擋板之間有一些間隙?？諝饬鬟^(guò)噴嘴。維持約20psi的標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)作為供應(yīng)壓力。如果噴嘴被蓋住，并且不允許空氣通過(guò)，那么所有20psi的壓力都將從噴嘴的另一端輸出。如果噴嘴未完全覆蓋，則從噴嘴另一端輸出的壓力將小于20psi。

噴嘴和擋板之間的間隙大小取決于流過(guò)線(xiàn)圈的電流量。如果有大電流流過(guò)線(xiàn)圈，則線(xiàn)圈和磁性材料之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸引力，因此擋板將被向下拉，并且當(dāng)擋板向下移動(dòng)時(shí)，噴嘴和擋板之間的間隙會(huì)減小。較小的間隙意味著較少的空氣將通過(guò)噴嘴端，因此，大部分供應(yīng)壓力的空氣將從與噴嘴相反的一端移出。如果弱電流通過(guò)線(xiàn)圈，則噴嘴和擋板之間的間隙會(huì)增加，并且會(huì)有更多的空氣通過(guò)噴嘴端。

該系統(tǒng)的設(shè)置方式是：如果4mA電流流經(jīng)線(xiàn)圈，則與噴嘴相反的一端的壓力為3psi。如果20 mA電流流經(jīng)線(xiàn)圈，則與噴嘴相反的一端的壓力為15psi。它們遵循比例線(xiàn)性關(guān)系，因此所有中間壓力值等于電流值的0.75倍。因此，如果電流值為6mA，則壓力值為0.75*6=4.5psi。

為什么4-20mA是主要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)？
4-20mA電流環(huán)路非常適合遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)。與類(lèi)似的系統(tǒng)相比，它們使用的配線(xiàn)更少，并且連接，配置和故障排除非常簡(jiǎn)單。另一個(gè)重要原因是低電流意味著運(yùn)行安全。這在周?chē)姓魵饣蚧覊m的區(qū)域附近特別有用，因?yàn)榈凸囊馕吨粫?huì)達(dá)到蒸氣或灰塵可能燃燒的危險(xiǎn)情況。