3 Измерительные цепи ИП Измерительная

Скачать презентацию 3 Измерительные цепи ИП    Измерительная Скачать презентацию 3 Измерительные цепи ИП Измерительная

3 Измерительные цепи ИП.ppt

  • Количество слайдов: 32

>3 Измерительные цепи ИП 3 Измерительные цепи ИП

>  Измерительная цепь представляет собой функционально-структурную схему, отображающую методы и технические средства реализации Измерительная цепь представляет собой функционально-структурную схему, отображающую методы и технические средства реализации требуемой функции преобразования прибора.

>  Таблица 3. 1 - Классификация наиболее распространённых измерительных преобразователей неэлектрических величин в Таблица 3. 1 - Классификация наиболее распространённых измерительных преобразователей неэлектрических величин в электрические. Объединяющее Название Вход Выход название Реостатный α; l R Параметрические Тензорезисторный l R Параметрические Терморезисторный θ R Параметрические Индуктивный α; l L Параметрические Емкостной α; l C Параметрические Индукционный dα/dt; dl/dt E Параметрические Пьезоэлектрический F Q Генераторные Термоэлектрический θ E Генераторные

> Обозначения:  α; l – угловое и линейное перемещение или изменение размера; Обозначения: α; l – угловое и линейное перемещение или изменение размера; θ – температура; t – время; dα/dt; dl/dt – угловая и линейная скорость; F – сила; R – сопротивление; L – индуктивность; C – ёмкость; E – электродвижущая сила (эдс); Q – количество электричества (заряд).

>Параметрические ИП сигналов В качестве параметрических ИП наиболее часто используются резистивные датчики: фоторезисторы, терморезисторы, Параметрические ИП сигналов В качестве параметрических ИП наиболее часто используются резистивные датчики: фоторезисторы, терморезисторы, магниторезисторы и т. д. , т. е. датчики, у которых измеряемым параметром является сопротивление резистора.

>Подключение параметрических датчиков: а—последовательная цепь; б—делитель напряжения Подключение параметрических датчиков: а—последовательная цепь; б—делитель напряжения

>  При подключении резистивных датчиков используются три вида цепей: 1) последовательная цепь—датчик (Д) При подключении резистивных датчиков используются три вида цепей: 1) последовательная цепь—датчик (Д) подключен последовательно с напряжением запитки E и сопротивлением нагрузки Rн (а); 2) делитель напряжения—датчик (Д) подключен параллельно нагрузке (б); 3) мостовые схемы.

>Последовательные цепи и делители напряжения В двух первых случаях, как нетрудно показать, имеет место Последовательные цепи и делители напряжения В двух первых случаях, как нетрудно показать, имеет место нелинейная связь между Rс и Uвых. В частности, для делителя напряжения при запитке схемы ЭДС E Даже в режиме холостого хода (Rн Rс) передаточная характеристика остается нелинейной:

>Однако среди делителей напряжения, несмотря на указанные недостатки, есть несколько частных схем, которые широко Однако среди делителей напряжения, несмотря на указанные недостатки, есть несколько частных схем, которые широко используются на практике. Одной из них является потенциометрическая схема, в которой используется дифференциальный резистивный датчик:

>Потенциометрический датчик Потенциометрический датчик

>  В дифференциальном датчике верхнее R 1 и нижнее R 2 плечи изменяются В дифференциальном датчике верхнее R 1 и нижнее R 2 плечи изменяются по дифференциальному закону, т. е. R 1= R 0 (1± ) и R 2= R 0(1± ), где R/R 0— относительное изменение сопротивления датчика; R 0 — номинальное сопротивление плеча датчика. Можно показать, что для потенциометрического датчика

>В режиме ХХ (Rн  R 0) зависимость линейна: Uвых= 0, 5 Е(1+ ). В режиме ХХ (Rн R 0) зависимость линейна: Uвых= 0, 5 Е(1+ ). На следующим рисунке приводятся передаточные характеристики потенциометрической схемы при различных соотношениях между Rн и R 0.

>Передаточные характеристики потенциометрической схемы Передаточные характеристики потенциометрической схемы

> Для того чтобы «располовинить» погрешность потенциометрической схемы, параллельно R 1 включают шунт Rш Для того чтобы «располовинить» погрешность потенциометрической схемы, параллельно R 1 включают шунт Rш = R 0.

> Потенциометрическая схема имеет несколько распространенных на практике вариантов, в частности, когда запитка осуществляется Потенциометрическая схема имеет несколько распространенных на практике вариантов, в частности, когда запитка осуществляется симметричным напряжением (смотреть следующий рисунок). В этом случае передаточная характеристика определяется как В режиме ХХ Uвых = E и характеристика линейна.

>  Условие симметричной запитки достаточно просто осуществить при запитке датчиков переменным током с Условие симметричной запитки достаточно просто осуществить при запитке датчиков переменным током с помощью трансформатора (Тр). В этой схеме при равенстве витков вторичных обмоток трансформатора симметрирование выполняется автоматически.

>Трансформаторная запитка потенциометрического    датчика Трансформаторная запитка потенциометрического датчика

>  Мостовые измерительные схемы  В мостовых измерительных схемах устраняется главный недостаток большинства Мостовые измерительные схемы В мостовых измерительных схемах устраняется главный недостаток большинства измерительных цепей с делителями напряжения — наличие ненулевого выходного сигнала Uвых0 при = 0. Например, в простой потенциометрической схеме Uвых0 = 0, 5 E.

>  Схемы с симметричным питанием и тем более схемы, работающие на переменном токе, Схемы с симметричным питанием и тем более схемы, работающие на переменном токе, лишены этого недостатка, однако они значительно сложнее схем на постоянном токе. Более того, многие датчики не работают на переменном токе, и их нельзя включать в измерительные схемы переменного тока.

>  Мостовая измерительная схема (рис. 1. 20) имеет два плеча—измерительное, в которое включен Мостовая измерительная схема (рис. 1. 20) имеет два плеча—измерительное, в которое включен параметрический датчик R 1, и опорное с резисторами R 3, R 4. При запитке моста напряжением (смотреть следующий рисунок) на одну диагональ моста подается напряжение Е, а с другой, на сопротивлении нагрузки Rн — снимается выходной сигнал.

>   Простой мост (мост Уитстона): а—при запитке напряжением; б—при запитке током Простой мост (мост Уитстона): а—при запитке напряжением; б—при запитке током

>Если мост сбалансирован, то Uвых = UAB = 0. Любая разбалансировка моста вызывает появление Если мост сбалансирован, то Uвых = UAB = 0. Любая разбалансировка моста вызывает появление Uвых = UAB, что эквивалентно маленькому приращению выходного сигнала на фоне нулевого синфазного сигнала.

>Если к такой схеме применить методы анализа электрических цепей, например, метод контурных токов, метод Если к такой схеме применить методы анализа электрических цепей, например, метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора и т. д. , то можно показать, что

>Последнее выражения являются основными при расчете мостовых схем, запитанных напряжением, что наиболее часто встречается Последнее выражения являются основными при расчете мостовых схем, запитанных напряжением, что наиболее часто встречается на практике. При этом по умолчанию полагают, что условие ХХ (Rн Rj) выполняется, поскольку при современном уровне развития аналоговой схемотехники выполнить его не представляет особого труда.

>Существуют разные виды мостов. В рассмотренном «простом» мосте (мост Уитстона) датчик «Д» включен только Существуют разные виды мостов. В рассмотренном «простом» мосте (мост Уитстона) датчик «Д» включен только в одно плечо. В полумосте в смежные плечи моста включается дифференциальный датчик, а в полном мосте в оба плеча моста включаются два дифференциальных датчика, например два круговых потенциометра.

>Полумостовая схема Полумостовая схема

> Условное представление полного моста приведено на следующем рисунке. Заметим, что если сигнал в Условное представление полного моста приведено на следующем рисунке. Заметим, что если сигнал в диагонали моста равен нулю, то такой мост называется сбалансированным. Условие балансировки моста имеет вид: R 1 R 4 = R 2 R 3.

>Это условие на практике может выполняться в нескольких случаях. Во-первых, когда R 1= R Это условие на практике может выполняться в нескольких случаях. Во-первых, когда R 1= R 2 = R 3= R 4 = R 0 где R 0 — номинальное значение, что соответствует полной симметрии моста (поэтому такой мост называется симметричным). Во-вторых, это условие выполняется при R 1 R 3≠ R 2 R 4 что соответствует несимметричному мосту.

> Полная мостовая схема: а—схема на двух круговых потенциометрах; б—условное обозначение Полная мостовая схема: а—схема на двух круговых потенциометрах; б—условное обозначение

>  Момент баланса регистрируется нуль-органом, включаемым в измерительную диагональ моста. Важным обстоятельством является Момент баланса регистрируется нуль-органом, включаемым в измерительную диагональ моста. Важным обстоятельством является то, что условие балансировки не зависит ни от внутреннего сопротивления источника питания, ни от сопротивления нагрузки.

> Из условий балансировки следует, что сопротивление датчика можно определить как Из условий балансировки следует, что сопротивление датчика можно определить как

>  Эта формула называется рабочей формулой моста и широко используется для точного измерения Эта формула называется рабочей формулой моста и широко используется для точного измерения сопротивлений. В этом случае опорное плечо фиксировано (резисторы R 3 и R 4 заранее известны), а R 2 подбирается из магазина сопротивлений таким образом, чтобы сбалансировать мост. Относительная погрешность измерения сопротивления, составляет