Параметрлік және генераторлық датчиктер

221
Сур.5.52. Датчиктер
Осы мақсаттар үшін келесі схемалар кеңінен қолданылады:
•
дәйекті
•
Көпір
•
дифференциалды;
•
өтемдік.
Сериялық қосу тізбегі тұрақты немесе айнымалы ток көзінен, Rx 
сенсорының өзінен, өлшеу құралынан немесе тікелей атқарушы элементтен 
және әдетте осы тізбектегі токты шектейтін қосымша RD кедергісінен 
тұрады (сурет.5.53). Мұндай қосу схемасы көбінесе тек Байланыс 
датчиктерімен кеңінен қолданылады, олар үшін Rx=0 немесе Rx=?.
Сур.5.53. Датчиктерді қосу тізбегі
Себебі өлшеу құралының тізбегіндегі басқа сенсорлармен жұмыс істеу 
кезінде электр тогы әрдайым i = U/(Rx + RD) өрнегімен анықталады, ал 
сенсордың ішкі кедергісінің шамалы өзгеруі осы токтың өте аз өзгеруіне 
әкеледі. Нәтижесінде өлшеу құралының шкаласының минималды бөлімі 
қолданылады, ал өлшеу дәлдігі іс жүзінде нөлге дейін азаяды. Сондықтан 
көптеген басқа датчиктер үшін арнайы өлшеу схемалары қолданылады, бұл
сезімталдықты және өлшеу дәлдігін едәуір арттырады.
Ең жиі қолданылатын көпір схемасы, онда бір және кейде бірнеше 
сенсорлар қосымша резисторлармен бірге екі диагоналі бар төртбұрышқа 
(Уинстон көпірі деп аталатын) қосылады (сурет.5.54). Олардың бірі a
-
b қуат 
диагоналы деп аталады, тұрақты немесе айнымалы ток көзін қосуға арналған, 
ал екіншісі c
-
d өлшеу диагоналіне өлшеу құралы қосылады.

222
Сур.5.54. Датчиктерді қосудың көпір схемасы
Төртбұрыштың қарама
-
қарсы жақтарының қарсыласу шамаларының 
көбейтінділері тең болған кезде (көпір тізбегінің иықтары) Rx x R3 = R1x R2, 
c және d нүктелерінің потенциалдары тең болады және өлшеу диагоналіндегі 
ток болмайды. Көпір схемасының бұл күйі әдетте көпірдің тепе
-
теңдігі деп 
аталады, яғни.көпір схемасы теңдестірілген.
Егер сыртқы әсерден Rx сенсорының кедергісі өзгерсе, онда тепе
-
теңдік 
бұзылады және осы кедергінің өзгеруіне пропорционалды ток өлшеу құралы 
арқылы өтеді. Сонымен қатар, бұл токтың бағыты сенсордың кедергісі қалай 
өзгергенін көрсетеді (өсті немесе азайды). Мұнда өлшеу құралының 
сезімталдығын тиісті таңдау арқылы оның бүкіл жұмыс шкаласын қолдануға 
болады.
Қарастырылған көпір схемасы тепе
-
тең емес деп аталады, өйткені өлшеу 
процесі көпірдің тепе
-
теңдігімен, яғни тепе
-
теңдіктің бұзылуымен жүзеге 
асырылады. Тепе
-
тең емес көпір тізбегі көбінесе сыртқы күштерге ұшыраған 
кезде сенсордың кедергісі уақыт бірлігіне өте тез өзгеруі мүмкін жағдайларда 
қолданылады, бірақ содан кейін өлшеу құралының орнына осы өзгерістерді 
бекітетін Тіркеуші құрылғыны қолданған дұрыс.
Тепе
-
теңдік көпір схемасы неғұрлым сезімтал деп саналады, онда екі 
іргелес иыққа арнайы өлшеу реостаты қосымша қосылады (сурет.5.55), 
шкаламен жабдықталған және өлшеу техникасында реохорд деп аталады.
Сур.5.55. Тепе
-
теңдік көпір схемасы

223
Мұндай схемамен жұмыс кезінде сенсордың кедергісінің әр өзгерісі 
кезінде көпір тізбегі қосылған реохордтың көмегімен, яғни өлшеу 
диагоналінде ток болмағанға дейін қайтадан теңестірілуі керек. Бұл жағдайда 
өлшенетін параметрдің мәні (датчиктің кедергі шамасының өзгеруі) осы 
реохорд жабдықталған және датчикпен өлшенетін шама бірліктерінде 
бағдарламаланған арнайы шкала бойынша анықталады.
Тепе
-
теңдік көпірінің жоғары дәлдігі өлшеу құралында токтың 
болмауын оның мәнін тікелей өлшеуден гөрі бекіту оңай екендігімен 
түсіндіріледі, ал мұндай жағдайларда көпірді теңестіру, әдетте, көпір 
тізбегінің тепе
-
теңдік сигналымен басқарылатын арнайы электр 
қозғалтқышының көмегімен жүзеге асырылады.
Датчиктерді қосудың көпір тізбектері әмбебап болып саналады, өйткені 
оларды тұрақты және ауыспалы токпен қамтамасыз етуге болады, ең 
бастысы, бірнеше сенсорлар бір уақытта осы тізбектерге қосылуы мүмкін, 
бұл сезімталдықты ғана емес, сонымен қатар өлшеу дәлдігін де арттырады.
Датчиктерді қосудың дифференциалды схемасы айнымалы ток 
желісінен қоректенетін арнайы трансформатордың көмегімен жасалады, 
оның қайталама орамасы екі бірдей бөлікке бөлінеді. Осылайша, осы схемада 
(сурет.5.56) электр тізбегінің екі іргелес тізбегі пайда болады, олардың 
әрқайсысы бойынша I1 және I2 тізбектік ток өтеді. Өлшеу құралындағы ток 
мөлшері осы токтардың айырмашылығымен анықталады, ал Rx сенсоры мен 
қосымша RD резисторының кедергісі тең болған кезде өлшеу құралындағы 
ток болмайды.
Сур.5.56. Датчиктерді қосудың дифференциалды схемасы
Өлшеу құралы арқылы сенсордың кедергісі өзгерген кезде, осы өзгеріске 
пропорционалды ток ағып кетеді, ал осы токтың фазасы сол кедергінің 
өзгеру сипатына (жоғарылау немесе төмендеу) байланысты болады. 
Дифференциалды схеманы қуаттандыру үшін тек айнымалы ток 
қолданылады, сондықтан сенсор ретінде реактивті сенсорларды (индуктивті 
немесе сыйымдылықты) қолданған дұрыс.
Дифференциалды индуктивті немесе сыйымды датчиктермен жұмыс 
істеу кезінде мұндай қосу схемасын қолдану әсіресе ыңғайлы. Мұндай 
сенсорларды қолданған кезде қозғалыс мөлшері ғана емес, мысалы, 
ферромагниттік өзек (сурет.5.57), сонымен бірге бұл қозғалыстың бағыты 
(оның белгісі), нәтижесінде өлшеу құралы арқылы өтетін айнымалы ток 
фазасы өзгереді. Сонымен қатар, өлшеу сезімталдығы да артады.

224
Сур.5.57. Индуктивті дифференциалды сенсорды қосу схемасы
Айта кету керек, кейбір жағдайларда өлшеу дәлдігін арттыру үшін ұқсас 
өлшеу схемаларының басқа түрлері қолданылады, мысалы, тепе
-
теңдік 
дифференциалды тізбектер. Мұндай схемаларға реохорд немесе арнайы 
шкаласы бар арнайы өлшеу автотрансформаторы кіреді, ал ұқсас 
тізбектермен өлшеу процесі тепе
-
теңдік көпір схемасымен өлшеуге ұқсас.
Датчиктерді қосудың өтемақы схемасы жоғарыда қарастырылғандардың 
ішіндегі ең дәл болып саналады. Оның жұмысы өлшеу реостатындағы 
(реохордтағы) кернеудің оған тең төмендеуімен сенсордың Шығыс кернеуін 
немесе E. D. S. компенсациясына негізделген. Компенсациялық схеманы 
қуаттандыру үшін тек тұрақты ток көзі қолданылады және ол негізінен 
тұрақты ток генераторларымен қолданылады.
Термопара сенсоры ретінде пайдалану мысалында осы схеманың 
жұмысын қарастырыңыз (сурет.5.58).
Сур.5.58. Термоэлектрлік сенсорды қосудың өтемақы схемасы
Қолданылатын u кернеуінің әсерінен ток өлшеу реостаты арқылы өтеді, 
бұл U1 кернеуінің реостат аймағында оның сол терминалынан қозғалтқышқа 
дейін төмендеуіне әкеледі. Бұл кернеу тең болған жағдайда және Э.д. с. 
термопаралар өлшеу құралы арқылы ток болмайды.
Егер E. D. S. датчиктің мәні өзгерсе, реохорд қозғалтқышының 
көмегімен қайтадан осы токтың болмауына қол жеткізу керек. Мұнда, тепе 
–
теңдік көпір тізбегіндегі сияқты, өлшенген параметрдің мәні, біздің жағдайда 
температура (E. D. S. термопаралар) реохорд шкаласы бойынша анықталады, 

225
ал оның қозғалтқышының қозғалысы көбінесе арнайы электр 
қозғалтқышының көмегімен жүзеге асырылады.
Компенсациялық тізбектің жоғары дәлдігі өлшеу кезінде сенсор 
шығаратын электр энергиясы тұтынылмайтындығына байланысты, өйткені 
оны қосу тізбегіндегі ток нөлге тең. Бұл схеманы параметрлік сенсорлармен 
де қолдануға болады, бірақ содан кейін параметрлік сенсордың қуат 
тізбегінде қолданылатын қосымша тұрақты ток көзі қажет [57].

жүктеу/скачать 5,79 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: