Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тема 2.2 Схемы включения датчиков




 

1. Мостовые измерительные схемы

2. Компенсационная и дифференциальная схемы

 

1. Существующие методы электрических измерений можно в основном разделить на два класса: непосредственной оценки и сравнения.

При непосредственной оценкеизмерительная схема выполняет лишь функции преобразования выходного сигнала датчика, например, усиливает его или согласует выходное сопротивление датчика с входным сопротивлением прибора. Этот метод прост, но применяется редко, так как ему свойственны значительные погрешности (особенно при изменении напряжения питания датчика).

Метод сравненияобеспечивает более высокие точность и чувствительность. При этом используются мостовые, дифференциальные и компенсационные схемы измерения.

 

Мостовые измерительные схемы применяют постоянного и переменного тока. Существуют мостовые схемы уравновешенные и неуравновешенные схемы. Уравновешенные мосты требуют ручной или автоматической балансировки, в то время как неуравновешенные мосты не требуют

Уравновешенный мостпредставляет собой схему (Рисунок 34, а), состоящую из ромба, образуемого четырьмя сопротивлениями R1 R2, R3, Rt. Резисторы в схеме называют ветвями или плечами моста. Помимо этого в мостовую схему включены источник тока со своим сопротивлением RE и измерительный прибор с сопротивлением Rnp. В четырехугольнике также есть две диагонали, в одну из которых включен миллиамперметр, а в другую - источник тока. Для подстройки моста одно плечо (R3) является переменным сопротивлением.

 

Закон уравновешенного моста: произведение сопротивлений противолежащих плеч должны быть равны.

R1/R2=R3/Rt.или R1·Rt=R2·R3 [2.3]

Если необходимо вычислить неизвестное сопротивление датчика, то можно включить его в одно из плеч моста, вместо резистора R4· и воспользоваться формулой:

Rt=R2·R3/R1 [2.4]

Ток в диагонали моста, содержащей измерительный прибор, через напряжение питания:

Inp=U(R1Rt-R2R3)/M [2.5]

Основной характеристикой любой схемы является ее чувствительность. Она определяется как отношение приращения тока в измерительной диагонали ∆Inp к вызвавшему его изменению сопротивления одного из плеч моста:

Sсх =∆Inp /∆R [2.6]

∆Inp=U∆RRt/M [2.7]

где ∆Inp - результирующий ток в диагонали моста, содержащей измерительный прибор, A; U - напряжение питания, В; М - входное напряжение, В.

Неуравновешенный мост представляет собой схему (Рисунок 34, б), состоящую из ромба, образуемого четырьмя сопротивлениями R1 R2, R3, R5, Rt. Помимо этого в мостовую схему включены источник тока со своим сопротивлением RE и измерительный прибор с сопротивлением Rnp. Для подстройки моста одно плечо (R5) является переменным сопротивлением.

R5

б)
Рисунок 34 - Мостовые измерительные схемы а) уравновешенная; б) неуравновешенная
а)


 

 

 

 

 

В качестве измерительного прибора в неуравновешенных мостах используются амперметры (так как токи невелики, то обычно мили- и микроамперметры). Неуравновешенный мост подчиняется тем же законам, что и уравновешенный.

 

2. Компенсационные схемы используют для измерения неэлектрических величин, которые преобразуются датчиками в ЭДС или напряжение. Сигнал датчика сравнивается с компенсирующим напряжением, вырабатываемым потенциометром. Подбор компенсирующего напряжения выполняется вручную или автоматически.

Компенсационная схема с ручным уравновешиванием, представлена на рисунке 35, а. Измеряемая ЭДС Ех или напряжение Uх уравновешиваются напряжением Uк ,снимаемым с резистораRк , представляющего собой часть резистора R. Все сопротивление резистора R включено в цепь источника питания с ЭДС Е. Схема состоит из двух прямоугольников В нижней части находится датчик, имеющий сопротивление Rд. Резисторы в схеме называют ветвями или плечами моста. В состав схемы включен прибор, называемый нуль - индикатором (НИ), который служит для определения нулевого значения тока после компенсации.

Для поддержания стабильного тока питания I можно использовать регулировочный резистор Rрег и миллиамперметр или применить источник стабилизированного напряжения как в автоматическом потенциометре (Рисунок 35, б)

 

 


Ток через прибор:

Iпр =(Uх-Uк )/(Rд +Rк+Rпр ), [2.8]

где Rд- сопротивление датчика, Rк – сопротивление резистора, Rпр- сопротивление прибора, Uк – компенсирующее напряжение, Uх – измеряемое напряжение.

Чувствительность компенсационной схемы можно определить как отношение приращение тока через прибор к вызывающему его изменению измеряемого напряжения:

Sсх =∆Inp /∆Uх [2.9]

∆Inp=∆Uх/(Rаб+Rпр+Rд), [2.10]

Rаб – внутреннее сопротивление электрической цепи питания,

[2.11]

Компенсационный метод измерения применяется в цепях как постоянного, так и переменного тока.

 

Дифференциальная схема - это гибрид мостовой и компенсационной схем. Состоит из двух смежных контуров с источником питания, а измерительный прибор включен в общую ветвь контуров и реагирует на разность контурных токов. В дифференциальной схеме могут быть использованы параметрические (с изменяющимся сопротивлением) и генераторные (с изменяющейся ЭДС) датчики.

Дифференциальная схема включения параметрических датчиков показаны на рисунке 36, а (датчик включен в один контур). Дифференциальная схема включения генераторного датчика показана на рисунке 36, б. В этой схеме датчиком является так называемый дифференциальный трансформатор.

Для расчета токов в дифференциальной схеме используют метод наложения: сначала определяют токи от одной ЭДС, а затем от другой.

Изменение тока через прибор будет рассчитываться:

, [2.12]

 

где Iпр/ - ток через прибор при включении параметрических датчиков в один контур

I// - ток через прибор при включении параметрических датчиков в оба контура

 
 

 

 


Чувствительность дифференциальной схемы определяется аналогично предыдущим схемам эмпирически, путем подстановки опытных данных

Ток в измерительной цепи мостовых и дифференциальных схем зависит от напряжения питания. Колебания напряжения питания приводят к появлению погрешности, так как ток через прибор и отклонение его стрелки изменяются даже при неизменном сопротивлении датчика.

 

 







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 3688. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.004 сек.) русская версия | украинская версия