Diagrami povezav senzorjev

Diagrami povezav senzorjev, bolj pogosto imenovani merilna vezja, so zasnovani za pretvorbo izhodne vrednosti senzorja, v večini primerov pa je to sprememba njihovega notranjega upora, v bolj primerno vrednost za njegovo nadaljnjo uporabo. Praviloma je to električni tok oziroma sprememba napetosti, ki jo lahko določimo neposredno z električno merilno napravo ali pa jo po ojačanju dovedemo do ustreznega aktuatorja ali zapisovalne naprave.

Za te namene se pogosto uporabljajo naslednje preklopne sheme:

• dosledno,

• pločnik,

• diferencial,

• kompenzacijski.

Shema sekvenčnega vezja je sestavljen iz vira enosmernega ali izmeničnega toka, samega senzorja Rx, merilne naprave ali neposrednega pogonskega mehanizma in običajno dodatnega upora Rd, ki omejuje tok v tem vezju (slika 1). Takšno preklopno vezje se najpogosteje uporablja le pri kontaktnih senzorjih, pri katerih je Rx = 0 ali Rx = ?.

riž. 1. Serijsko vezje za povezovanje senzorjev

Ker pri delu z drugimi senzorji v tokokrogu merilne naprave vedno teče električni tok, določen z izrazom I = U /(Rx + Rd), in majhna sprememba notranjega upora senzorja vodi do zelo majhne spremembe v tem toku. Posledično se uporabi najmanjši odsek lestvice merilne naprave, natančnost meritve pa je praktično zmanjšana na nič. Zato se za večino drugih senzorjev uporabljajo posebna merilna vezja, ki bistveno povečajo občutljivost in natančnost merjenja.

Najpogosteje uporabljena mostno vezje preklapljanje, pri katerem je en ali včasih več senzorjev na določen način povezan z dodatnimi upori v štirikotnik (t.i. Winstonov most), ki ima dve diagonali (slika 2). Ena od njih, imenovana diagonala moči a-b, je zasnovana za priključitev vira enosmernega ali izmeničnega toka, druga, merilna diagonala c-d, pa vključuje merilno napravo.

riž. 2. Premostitveno vezje za povezovanje senzorjev

Če so zmnožki vrednosti upora nasprotnih strani štirikotnika (krakov mostu) enaki Rx x R3 = R1NS R2, bosta potenciala točk c in d enaka in v merilni diagonali ne bo toka. To stanje mostnega vezja se običajno imenuje mostno ravnovesje, tj. mostično vezje je uravnoteženo.

Če se zaradi zunanjega vpliva upor senzorja Rx spremeni, se ravnotežje poruši in skozi merilno napravo bo stekel tok, sorazmeren spremembi tega upora. V tem primeru smer tega toka kaže, kako se je upor senzorja spremenil (povečal ali zmanjšal).Tukaj je z ustrezno izbiro občutljivosti merilne naprave vse delovna lestvica.

Obravnavano mostno vezje se imenuje neuravnotežen, saj postopek merjenja poteka pri neravnovesje mostu, tj. neravnovesje. Neuravnoteženo mostično vezje se najpogosteje uporablja v primerih, ko se upor senzorja pod vplivom zunanjih sil lahko spreminja zelo hitro na časovno enoto, vendar je takrat namesto merilne naprave bolj smotrno uporabiti zapisovalno napravo, ki bo te zapisovala. spremembe .

Velja za bolj občutljivo uravnoteženo mostično vezje, pri katerem je poseben merilni reostat R (slika 3), opremljen s skalo in v merilni tehniki imenovan reokord, dodatno povezan z dvema sosednjima krakoma.

riž. 3. Uravnoteženo mostično vezje

Pri delu s takšnim vezjem je treba ob vsaki spremembi upora senzorja mostično vezje ponovno uravnotežiti s priloženim drsnikom, t.j. medtem ko v merilni diagonali ni toka. V tem primeru se vrednost izmerjenega parametra (sprememba vrednosti upora senzorja) določi s posebno lestvico, ki je opremljena s tem zapisom in umerjena v enotah vrednosti, ki jo meri senzor.

Večja natančnost uravnoteženega mostu je razložena z dejstvom, da je lažje določiti pomanjkanje toka v merilni napravi kot neposredno izmeriti njegovo vrednost, uravnoteženje mostu pa se v takih primerih praviloma izvaja z uporabo poseben električni motor, ki ga krmili signal neuravnoteženosti mostnega tokokroga.

Mostna vezja za preklopne senzorje veljajo za univerzalna, saj jih je mogoče napajati z enosmernim in izmeničnim tokom, in kar je najpomembneje, na ta vezja je mogoče hkrati priključiti več senzorjev, kar prispeva k povečanju ne le občutljivosti, temveč tudi natančnost merjenja.

Diferencialno vezje vključitev senzorjev je zgrajena s posebnim transformatorjem, ki ga napaja omrežje izmeničnega toka, katerega sekundarno navitje je razdeljeno na dva enaka dela. Tako se v tem vezju (slika 4) tvorita dve sosednji vezji, od katerih ima vsak svojo tokovno zanko I1 in I2. In vrednost toka v merilni napravi je določena z razliko teh tokov, in če sta upora senzorja Rx in dodatnega upora Rd enaka, v merilni napravi ne bo toka.

riž. 4. Preklopno vezje diferenčnega senzorja

Ko se upor senzorja spremeni, bo skozi merilno napravo stekel tok, ki je sorazmeren tej spremembi, faza tega toka pa bo odvisna od narave spremembe tega upora (povečanje ali zmanjšanje). Za napajanje diferenčnega tokokroga se uporablja samo izmenični tok, zato je kot tipala primernejša uporaba reaktivnih senzorjev (induktivnih ali kapacitivnih).

Še posebej priročno je uporabiti takšno stikalno vezje pri delu z diferencialnimi induktivnimi ali kapacitivnimi senzorji. Pri uporabi takšnih senzorjev se zabeleži ne le velikost gibanja, na primer feromagnetnega jedra (slika 5), ​​temveč tudi smer tega gibanja (njegov znak), zaradi česar se faza izmeničnega tok, ki teče skozi merilno napravo, se spremeni.S tem se še poveča občutljivost meritve.

riž. 5. Priključna shema induktivnega diferenčnega senzorja

Opozoriti je treba, da se za povečanje natančnosti meritev v nekaterih primerih uporabljajo druge vrste podobnih merilnih vezij, npr. uravnotežena diferencialna vezja… Takšna vezja vključujejo ponavljajočo se tetivo ali poseben merilni avtotransformator s posebno lestvico, postopek merjenja s takimi vezji pa je podoben meritvam z uravnoteženim mostnim vezjem.

Odškodninska shema vključitev senzorjev velja za najbolj natančno od vseh zgoraj obravnavanih. Njegovo delovanje temelji na kompenzaciji izhodne napetosti ali EMF. njemu enak senzor po padcu napetosti v merilnem reostatu (reohordu). Za napajanje kompenzacijskega vezja se uporablja samo vir enosmernega toka in se večinoma uporablja s senzorji generatorja enosmernega toka.

Oglejmo si delovanje tega vezja na primeru uporabe termočlena kot senzorja (slika 6).

riž. 6. Kompenzacijsko vezje za vklop termoelektričnega senzorja

Pod delovanjem privedene napetosti U teče skozi merilni reostat tok, ki povzroči padec napetosti U1 v odseku reostata od njegovega levega izhoda do motorja. V primeru enakosti te napetosti in EMF termočlenov - tok skozi glukometer ne bo.

Če se vrednost senzorja emf spremeni, je treba ponovno doseči odsotnost tega toka z drsnikom drsnika. Tukaj, tako kot v ravnotežnem mostnem vezju, je vrednost izmerjenega parametra, v našem primeru temperatura (emf termoelement) je določen z lestvico drsne žice, gibanje njenega motorja pa se izvaja najpogosteje tudi s pomočjo posebnega elektromotorja.

Visoka natančnost kompenzacijskega vezja je posledica dejstva, da se med merjenjem električna energija, ki jo ustvari senzor, ne porabi, saj je tok v vezju njegove vključitve enak nič. To vezje se lahko uporablja tudi s parametričnimi senzorji, vendar je takrat potreben dodaten enosmerni vir, ki se uporablja v napajalnem krogu parametričnega senzorja.