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重庆巴南北辰电气科技有限公司质量观念是:通过不断改进 k型热电偶厂家和缺陷确保顾客满意;为顾客提供好的 k型热电偶厂家产品;建立和维持一个切实有效的质量管理体系;通过内部交流,促使全体员工参与质量。同时,我们遵守的环境法规,遵循集团公司全球法规和标准,从而确保生产流程能够利用能源,与环境协调发展。
图1中的电路专为使用 ADT7320同时测量3个K型热电偶而设计,该器件是一款±0.25°C精度、16位数字SPI温度传感器。zyclxmzsw 热电偶电压测量 采用热电偶连接器和滤波器作为热电偶与AD7793 ADC之间的接口。每个连接器(J1、J2和J3)都直接与一组差分ADC输入相连。AD7793输入端的滤波器可在信号到达ADC的AIN (+)和AIN(?)输入端之前降低任何热电偶引脚上叠加的噪声。AD7793集成片内多路复用器、缓冲器和仪表放大器,可放大来自热电偶测量结点的小电压信号。 冷结测量 ADT7320精密16位数字温度传感器用于测量基准结(冷结) 温度,其精度在?20°C至+105°C温度范围内可达±0.25°C。 ADT7320完全经过工厂校准,用户无需自行校准。它内置一个带隙温度基准源、一个温度传感器和一个16位Σ-Δ型 ADC, 用来测量温度并进行数字转换, 分辨率为 0.0078°C。 AD7793和ADT7320均利用系统演示平台 (EVAL-SDP-CB1Z)由SPI接口控制。此外,这两个器件也可由微控制器控制。 图2. EVAL-CN0172-SDPZ电路评估板 图2显示带有3个K型热电偶连接器的EVAL-CN0172-SDPZ 电路评估板,AD7793 ADC, 和ADT7320温度传感器安装在独立柔性印刷电路板(PCB)的两块铜触点之间,用于基准温度测量。 图3是安装在独立柔性PCB上ADT7320 的侧视图,该器件插在热电偶连接器的两个铜触点之间。图3中的柔性PCB更薄更灵活,比小型FR4类PCB更具优势。它允许将ADT7320巧妙地安装在热电偶连接器的铜触点之间,以尽量降低基准结和ADT7320之间的温度梯度。 图3. 安装在柔性PCB上ADT7320的侧视图 小而薄的柔性PCB还能使ADT7320快速响应基准结的温度变化。 图4显示ADT7320的典型热响应时间。 图4.ADT7320典型热响应时间 本解决方案较为灵活,允许使用其它类型的热电偶,如J型或T型。本电路笔记中,选择K型是考虑到其更受欢迎。实际选用的热电偶具有裸露 。测量结位于探头壁(probe wall)之外,暴露在目标介质中。 采用裸露 的优势在于,它能提供 的热传导率、具有快的响应时间,并且成本低、重量轻。不足之处是容易受到机械损坏和腐蚀的影响。因此,不适合用于恶劣环境。但在需要快速响应时间的场合下,裸露 是 选择。若在工业环境中使用裸露 ,则可能需对信号链进行电气隔离。可使用数字隔离器达到这一目的 (见 不同于传统的热敏电阻或电阻式温度检测器(RTD), ADT7320是一款完全即插即用型解决方案,无需在电路板装配后进行多点校准,也不会因校准系数或线性化程序而消耗处理器或内存资源。它在3.3 V电源下工作时的典型功耗仅为700μW,避免了会降低传统电阻式传感器解决方案精度的自发热问题。 精密温度测量指南 下列指南可确保ADT7320地测量基准结温度。 电源: 如果ADT7320 从开关电源供电,可能产生50 kHz以上的噪声,从而影响温度精度。为了防止此缺陷,应在电源和VDD. 之间使用RC滤波器。所用元件值应仔细考虑,确保电源噪声峰值小于1 mV 去耦: ADT7320必须在尽可能靠近 VDD 的地方安装去耦电容,以确保温度测量的精度。使用诸如0.1μF高频陶瓷类型的去耦电容。此外,还应使用一个低频去耦电容与高频陶瓷电容并联,如10μF 至 50 μF 钽电容。 热传导: 塑料封装和背面的裸露焊盘(GND)是基准结至ADT7320的主要热传导路径。由于铜触点与ADC输入相连,本应用中无法连接背面的焊盘,因为这样做会影响 ADC输入的偏置。 精密电压测量指南 下列指南可确保AD7793地测量热电偶测量结电压。 去耦:AD7793必须在尽可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安装去耦电容,以确保电压测量的精度。应将0.1 μF陶瓷电容与 10 μF钽电容并联,将AVDD去耦到GND。此外,应将0.1 μF 陶瓷电容与10 μF钽电容并联,将DVDD去耦到GND。 更多有关接地、布局和去耦技巧的讨论,请参考Tutorial MT-031 和 Tutorial MT-101 滤波:AD7793的差分输入用于热电偶线路上的大部分共模噪声。例如,将组成差分低通滤波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端,可热电偶引脚上可能存在的叠加噪声。C1和C2电容提供额外的共模滤波。由于输入ADC 的AIN(+)和AIN(?)均为模拟差分输入,因此,模拟调制器中的多数电压均为共模电压。AD7793的出色共模抑制(100 dB小值)进一步了这些输入信号中的共模噪声。 本方案解决的其它难题 下文总结了本解决方案是如何解决前文提到的其它热电偶相关难题。 热电偶电压放大:热电偶输出电压随温度的变化幅度只有每度几μV。本例中所用的常见K型热电偶变化幅度为41μV/°C。这种微弱的信号在ADC转换前需要较高的增益级。 AD7793内部可编程增益放大器(PGA)能够提供的 增益为128。本解决方案中的增益为16,允许AD7793通过内部基准电压源运行内部满量程校准功能。 热电偶的非线性校正:AD7793在宽温度范围(–40°C至 +105°C)内具有出色的线性度,不需要用户校正或校准。为了确定实际热电偶温度,必须使用美国 标准技术研究院(NIST)所提供的公式将参考温度测量值转换成等效热电电压。此电压与AD7793测量的热电偶电压相加,然后再次使用NIST公式将两者之和再转换回热电偶温度。另一种方法涉及查找表的使用。然而,若要获得同样的精度,查找表的大小可能有较大不同,这就需要主机控制器为其分配额外的存储资源。所有处理均通过EVAL-SDP-CB1Z以软件方式完成。EVAL-SDP-CB1Z以软件方式完成。 欲查看完整原理图和EVAL-CN0172-SDPZ的布局,请参见 CN-0172设计支持包: 常见变化 对于精度要求较低的应用,可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC对于基准温度测量,可用 ±0.5°C精度的 ADT7310 数字温度传感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。
在水轮机调速器中,常用的电气-机械/液压转换元件有:喷嘴挡板伺服阀、电液转换器、比例阀、比例伺服阀、微型电机、电磁换向阀、高频快速开关阀等。目前,使用较多的是比例阀、比例伺服阀、微型电机、电磁换向阀、高频快速开关阀等。 》喷嘴挡板伺服阀 在一些早期进口调速器设备中,我们能看到喷嘴挡板伺服阀的身影,由于对油液清洁度要求十分苛刻,采购成本与维护费用较高,系统能耗也大,长期使用的可靠性普遍较低,未能在我国水电行业得到广泛应用与普及。 》电液转换器 过去我们常见的十字弹簧式电液转换器、环喷式电液转换器、双锥式电液转换器、动圈滑阀式工业伺服阀属于工业伺服阀的范畴,实际就是廉价伺服阀,属单件小批量、非标准产品,水电行业习惯性地称这类阀为“电液转换器”。目前在水电行业已很少生产与使用。 》微型电机 微型电机属于电气-机械转换元件的范畴,它在水轮机调节行业的成功应用较好地解决了电液转换器对油质要求高、长期使用可靠性得不到保证的缺点。但它自身也存在一些不足,例如发热大、长期工作的润滑问题与机械磨损、不适于频繁启停等;可以想象,它作为一个旋转机构输出角位移与力矩,然后转换为直线位移与作用力去推动主配引导阀,当从正转向反转变化时,电机的转速和方向也要有个变化,也就是先要减速,然后又要反向加速;似乎没有动圈或电磁铁直接控制阀芯作直线运动那么灵活快捷。 》比例阀 比例阀控制流体属于模拟式流体控制,比例阀是介于普通工业液压阀和电液伺服阀之间的一种液压阀。一般由比例电磁铁与相应机能的阀件组成。比例电磁铁由线圈、铁芯、固定件组成,而由其推动的阀件可以是压力阀、流量阀、方向/流量阀或复合阀。比例电磁铁巧妙地利用了磁性材料磁通密度的饱和特性,使电磁作用力与电流成比例。由于比例阀铁芯的电磁力与输入比例线圈的电流成正比,而铁芯的反作用力则由复位弹簧来平衡,这就决定了电流与铁芯位移之间具有一定比例关系。而比例阀的阀芯则由电磁铁铁芯带动,从而实现对液压参量的比例控制。至于比例阀的电气操纵方式,可以使用模拟信号,也可采用耗电小和电流放大简单的脉宽调制信号(PWM信号)。 比例阀的发展大体经历了3个阶段:上世纪60年代末~70年代初为比例阀诞生阶段,此时的比例阀仅仅将比例电磁铁用于普通工业液压阀,以代替普通开关电磁铁或操作手柄,阀件的结构原理和设计准则几乎没有变化,不含受控参量的反馈闭环,其工作频宽仅在(1~5)Hz之间,稳态滞环在(4~7)%之间,只能用于开环控制。 1975年~1980年间比例阀发展进入了第二阶段,采用各种内反馈原理的比例元件大量问世,耐高压比例电磁铁和比例放大器在技术上也日趋成熟,比例阀的工作频宽已达(5~15)Hz,稳态滞环亦减小到3%左右。其应用领域日渐扩大,不仅用于开环控制,也被应用于闭环控制。 上世纪80年代初至今,比例阀发展进入第三阶段,比例阀设计原理进一步完善,采用了压力、流量、位移内反馈、动压反馈及电校正等手段,使阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了进一步的提高。其中,值得一提的是,德国Bosch公司在90年代对常规比例方向流量阀进行了一系列的改进与技术更新,推出了所谓比例伺服阀,其主要性能实际已达到了伺服阀的各项指标。另一项重大进展是,比例技术和插装阀相结合,推出了不同功能和规格的比例插装阀,形成了电液比例插装技术。同时,由于传感器和电子器件的小型化,还出现了电液一体化的比例阀,比例技术逐渐形成了集成化的趋势。 比例阀在水轮机调速器中的应用,主要是比例方向流量控制阀、比例伺服阀,后者其实是特殊形式的高性能比例方向流量控制阀,也称闭环比例阀。 1)比例方向流量控制阀的特点及分类 比例方向流量控制阀是一种能按输入电流信号连续控制液流方向和流量的电液控制阀,它具有下列主要特点: ⑴滑阀配合间隙仅和一般换向阀相当,因此对油质要求较低; ⑵比例电磁铁的输入功率较大,比伺服阀大一个数量级,这是提高其工作可靠性的技术措施之一; ⑶比例方向流量阀的额定工作压差比伺服阀低一个数量级,与普通换向阀相当,单阀口压降约(0.25~0.8)MPa,其系统能耗和温升远比采用伺服阀的系统低; ⑷中位搭叠量较大,这是为降低成本而作出的一种抉择。但因此也成了一个附带的优点,在失电时能保证受控负载的位置不漂移; ⑸可以象普通换向阀一样,采用不同的滑阀中位机能; ⑹存在着(3~5)%的静态滞环、较大的非线性,且动态响应要比伺服阀低; ⑺由于存在较大的中位搭叠量,对中弹簧又具有一定的预压缩量,因此其零位控制死区很大,其起始控制电流值可达额定控制电流的(10~20)%. 比例方向流量控制阀按其流量控制方式,可分为节流控制型和流量控制型两大类。前者受控量只是阀芯位移即阀口开度,输出流量受负载及供油压力变化的影响;后者采用压力补偿或流量反馈,其被控流量只取决于控制电流,而与负载及供油压力变化无关。为降低使用要求、简化控制环节,在水轮机调速器中常采用前者作为电液转换元件。 2)直控式比例方向流量阀 图4.2-1为不带位置反馈的直控式比例方向流量阀的结构示意图,属于节流控制型方向流量阀。图中,进油口为P、出油口为A/B、回油口为T。 图4.2-1. 不带位置反馈的直控式比例方向流量阀 当比例电磁铁不通电时,阀芯由复位弹簧保持在中位,当向左侧电磁铁输入一个电流信号时,电磁铁就会产生一定的推力,推动阀芯克服弹簧力向右移动一定距离,阀芯相对于阀体的控制台阶移动一定的开口量,P腔到B腔、A腔到T腔流过一定的流量。若输入连续的电流信号,则开口量就会随之呈线性变化,使通过阀的液流流量成比例变化。右侧电磁铁输入电流信号时,也会产生类似的变化,只不过液流方向相反。改变左、右比例电磁铁的信号,就可使液流改变方向和流量。而普通的电磁铁换向阀只有左、中、右3个位置,不可能在中间任一位置停留。 不带位置反馈的直控式比例方向流量阀由于受摩擦力及阀口液动力等干扰的影响,阀芯定位精度不高,尤其在高压大流量情况下,液动力的影响更加突出。为提高阀口开度控制精度,可采用带位移电反馈的比例方向流量阀。 如果在图4.2-1所示的比例电磁铁末端加装位移传感器,就可构成电反馈比例方向流量阀。参见图4.2-2,位置传感器可以检测电磁铁铁芯的位置,即阀芯的确切位置,若有一定的位置误差,就会产生一个反馈信号给放大器,输入信号和反馈信号在放大器内比较,两个数值比较后,产生一个偏差信号输入电磁铁,以补偿干扰产生的阀口开度误差;此时阀口开度仅取决于输入的电流信号,而与摩擦力、液动力等干扰无关。 图4.2-2. 带位置反馈的直控式比例方向流量阀zyclxmzsw
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