Jutiklių prijungimo schemos

Daviklių sujungimo schemos, dažniau vadinamos matavimo grandinės, yra skirti konvertuoti jutiklio išvesties vertę, o daugeliu atvejų tai yra jų vidinės varžos pasikeitimas į patogesnę vertę tolesniam naudojimui. Paprastai tai yra elektros srovė arba įtampos pokytis, kuris gali būti nustatomas tiesiogiai naudojant elektrinį matavimo prietaisą arba, sustiprinus, tiekiamas į tinkamą pavarą arba įrašymo įrenginį.

Šiems tikslams plačiai naudojamos šios perjungimo schemos:

• nuoseklus,

• šaligatvis,

• diferencialas,

• kompensacinis.

Nuoseklios grandinės schema susideda iš nuolatinės arba kintamosios srovės šaltinio, paties Rx jutiklio, matavimo prietaiso arba tiesioginės pavaros mechanizmo ir dažniausiai papildomos varžos Rd, kuri riboja srovę šioje grandinėje (1 pav.). Tokia perjungimo grandinė dažniausiai naudojama tik su kontaktiniais jutikliais, kurių Rx = 0 arba Rx = ?.

Ryžiai. 1. Nuoseklioji grandinė jutikliams prijungti

Mat dirbant su kitais matavimo prietaiso grandinėje esančiais davikliais, visada teka elektros srovė, nustatoma pagal išraišką I = U /(Rx + Rd), o šiek tiek pakitus jutiklio vidinei varžai, pokytis labai mažas. šioje srovėje. Dėl to naudojama mažiausia matavimo prietaiso skalės atkarpa, o matavimo tikslumas praktiškai sumažinamas iki nulio. Todėl daugumai kitų jutiklių naudojamos specialios matavimo grandinės, kurios žymiai padidina matavimo jautrumą ir tikslumą.

Dažniausiai naudojamas tilto grandinė perjungimas, kurio metu vienas, o kartais ir keli jutikliai tam tikru būdu sujungiami kartu su papildomais rezistoriais keturkampyje (vad. Vinstono tiltas), kuris turi dvi įstrižaines (2 pav.). Vienas iš jų, vadinamas a-b galios įstrižainiu, skirtas prijungti nuolatinės srovės arba kintamosios srovės šaltinį, o kitame, c-d matavimo įstrižainėje, yra matavimo prietaisas.

Ryžiai. 2. Tilto grandinė jutikliams prijungti

Jei priešingų keturkampio kraštinių (tilto pečių) varžos dydžių sandaugos yra lygios Rx x R3 = R1NS R2, taškų c ir d potencialai bus lygūs ir matavimo įstrižainėje nebus srovės. Ši tilto grandinės būsena paprastai vadinama tilto balansas, t.y. tilto grandinė subalansuota.

Jeigu dėl išorinės įtakos pasikeis Rx jutiklio varža, tuomet bus sutrikdyta pusiausvyra ir per matavimo prietaisą tekės srovės, proporcingos šios varžos pokyčiui. Šiuo atveju šios srovės kryptis rodo, kaip pasikeitė (padidėjo ar sumažėjo) jutiklio varža.Čia, tinkamai pasirinkus matavimo prietaiso jautrumą, visa tai darbinė skalė.

Nagrinėjama tilto grandinė vadinama nesubalansuotas, nes matavimo procesas vyksta disbalansas tiltas, t.y. disbalansas. Nesubalansuota tilto grandinė dažniausiai naudojama tais atvejais, kai jutiklio varža, veikiant išorinėms jėgoms, gali labai greitai pasikeisti per laiko vienetą, tačiau tuomet vietoj matavimo prietaiso tikslingiau naudoti registravimo įrenginį, kuris fiksuos jas. pasikeitimai.

Jis laikomas jautresniu subalansuota tilto grandinė, kuriame prie dviejų gretimų pečių papildomai prijungtas specialus matavimo reostatas R (3 pav.), aprūpintas svarstyklėmis ir matavimo technikoje vadinamas reokordu.

Ryžiai. 3. Subalansuota tilto grandinė

Dirbant su tokia grandine, su kiekvienu jutiklio varžos pokyčiu tilto grandinė turi būti perbalansuojama su komplekte esančiu slankikliu, t.y. kol matavimo įstrižainėje nėra srovės. Šiuo atveju išmatuoto parametro reikšmė (jutiklio varžos vertės pokytis) nustatoma specialia skale, kuri yra su šiuo įrašu ir kalibruojama jutiklio išmatuotos vertės vienetais.

Didesnis subalansuoto tilto tikslumas paaiškinamas tuo, kad lengviau nustatyti srovės trūkumą matavimo prietaise nei tiesiogiai išmatuoti jos vertę, o tilto balansavimas tokiais atvejais paprastai atliekamas naudojant specialus elektros variklis, valdomas tilto grandinės disbalanso signalu.

Perjungimo jutiklių tiltinės grandinės laikomos universaliomis, nes jos gali būti maitinamos tiek nuolatine, tiek kintamąja srove, o svarbiausia, kad prie šių grandinių vienu metu galima prijungti kelis jutiklius, o tai prisideda prie ne tik jautrumo, bet ir matavimo tikslumas.

Diferencialinė grandinė jutiklių įtraukimas yra pastatytas naudojant specialų transformatorių, maitinamą kintamos srovės tinklu, kurio antrinė apvija yra padalinta į dvi identiškas dalis. Taigi šioje grandinėje (4 pav.) susidaro dvi gretimos grandinės, kurių kiekviena turi savo srovės kilpą I1 ir I2. O srovės vertė matavimo prietaise nustatoma pagal šių srovių skirtumą, o jei jutiklio Rx ir papildomo rezistoriaus Rd varžos bus lygios, matavimo prietaise srovės nebus.

Ryžiai. 4. Diferencialinio jutiklio perjungimo grandinė

Pasikeitus jutiklio varžai, per matavimo prietaisą tekės šiam pokyčiui proporcinga srovė, o šios srovės fazė priklausys nuo šios varžos pokyčio pobūdžio (padidėjimo ar sumažėjimo). Diferencialinei grandinei maitinti naudojama tik kintamoji srovė, todėl kaip jutiklius tikslingiau naudoti reaktyvius jutiklius (indukcinius arba talpinius).

Ypač patogu tokią perjungimo grandinę naudoti dirbant su diferencialiniais indukciniais arba talpiniais jutikliais. Naudojant tokius jutiklius, fiksuojamas ne tik judesio dydis, pavyzdžiui, feromagnetinės šerdies (5 pav.), bet ir šio judėjimo kryptis (jos ženklas), dėl ko kintamosios fazės. srovė, einanti per matavimo prietaisą , keičiasi.Tai dar labiau padidina matavimo jautrumą.

Ryžiai. 5. Indukcinio diferencialo jutiklio pajungimo schema

Pažymėtina, kad siekiant padidinti matavimo tikslumą, kai kuriais atvejais naudojamos kitokio tipo panašios matavimo grandinės, pvz. subalansuotos diferencialinės grandinės… Tokios grandinės apima arba pakartotinį stygą, arba specialų matavimo automatinį transformatorių su specialia skale, o matavimo procesas tokiomis grandinėmis yra panašus į matavimus naudojant subalansuotą tilto grandinę.

Kompensavimo schema jutiklių įtraukimas laikomas tiksliausiu iš visų aukščiau aptartų. Jo veikimas pagrįstas išėjimo įtampos kompensavimu arba EMF. jutiklis, lygus jam pagal įtampos kritimą matavimo reostate (reochordas). Kompensavimo grandinei maitinti naudojamas tik nuolatinės srovės šaltinis ir jis daugiausia naudojamas su nuolatinės srovės generatoriaus jutikliais.

Pažiūrėkime į šios grandinės veikimą naudodamiesi termoporos kaip jutiklio naudojimo pavyzdžiu (6 pav.).

Ryžiai. 6. Termoelektrinio jutiklio įjungimo kompensavimo grandinė

Veikiant įtampai U, per matavimo reostatą teka srovė, dėl kurios nukrenta įtampa U1 reostato skyriuje nuo kairiojo išėjimo iki variklio. Esant vienodai šiai įtampai ir EMF termoporoms - per glikometrą nebus srovės.

Jei pasikeičia emf jutiklio vertė, būtina vėl pasiekti, kad šios srovės nebūtų, naudojant slankiklio slankiklį. Čia, kaip ir pusiausvyros tilto grandinėje, išmatuota parametro reikšmė, mūsų atveju temperatūra (emf termopora) lemia slankiojančios vielos mastelis, o jo variklio judėjimas dažniausiai taip pat atliekamas specialaus elektros variklio pagalba.

Didelis kompensavimo grandinės tikslumas yra dėl to, kad matavimo metu jutiklio generuojama elektros energija nėra suvartojama, nes srovė jo įtraukimo grandinėje yra lygi nuliui. Šią grandinę galima naudoti ir su parametriniais jutikliais, tačiau tuomet reikia papildomo nuolatinės srovės šaltinio, kuris naudojamas parametrinio jutiklio maitinimo grandinėje.