Esquemes de connexió del sensor

Esquemes de connexió de sensors, més comunament anomenats circuits de mesura, estan dissenyats per convertir el valor de sortida del sensor, i en la majoria dels casos es tracta d'un canvi en la seva resistència interna, en un valor més convenient per al seu ús posterior. Per regla general, es tracta d'un corrent elèctric o d'un canvi de tensió que es pot determinar directament mitjançant un dispositiu de mesura elèctric o, després de ser amplificat, alimentat a un actuador o dispositiu de registre adequat.

Per a aquests propòsits, s'utilitzen àmpliament els esquemes de commutació següents:

• consistent,

• paviment,

• diferencial,

• compensatòria.

Esquema de circuits seqüencials consta d'una font de CC o CA, el propi sensor Rx, un dispositiu de mesura o mecanisme d'accionament directe i, normalment, una resistència addicional Rd que limita el corrent en aquest circuit (Fig. 1). Aquest circuit de commutació s'utilitza més sovint només amb sensors de contacte per als quals Rx = 0 o Rx = ?.

Arròs. 1. Circuit sèrie per connectar sensors

Perquè quan es treballa amb altres sensors al circuit del dispositiu de mesura, sempre flueix un corrent elèctric determinat per l'expressió I = U /(Rx + Rd) i un lleuger canvi en la resistència interna del sensor provoca un canvi molt petit. en aquest corrent. Com a resultat, s'utilitza la secció mínima de l'escala del dispositiu de mesura i la precisió de la mesura es redueix pràcticament a zero. Per tant, per a la majoria dels altres sensors, s'utilitzen circuits de mesura especials, que augmenten significativament la sensibilitat i la precisió de la mesura.

El més utilitzat circuit pont commutació, en què un i de vegades diversos sensors estan connectats d'una determinada manera juntament amb resistències addicionals en un quadrangle (l'anomenat Pont de Winston), que té dues diagonals (Fig. 2). Una d'elles, anomenada diagonal de potència a-b, està dissenyada per connectar una font de CC o CA, i l'altra, la diagonal de mesura c-d, inclou un dispositiu de mesura.

Arròs. 2. Circuit pont per connectar sensors

Si els productes dels valors de resistència dels costats oposats del quadrilàter (braços de pont) són iguals Rx x R3 = R1NS R2 els potencials dels punts c i d seran iguals i no hi haurà corrent a la diagonal de mesura. Aquest estat del circuit del pont s'anomena comunament equilibri del pont, és a dir el circuit del pont està equilibrat.

Si la resistència del sensor Rx canvia a causa d'una influència externa, l'equilibri es veurà alterat i un corrent proporcional al canvi d'aquesta resistència fluirà a través del dispositiu de mesura. En aquest cas, la direcció d'aquest corrent indica com ha canviat (augmentat o disminuït) la resistència del sensor.Aquí, amb una elecció adequada de la sensibilitat del dispositiu de mesura, tot plegat escala de treball.

El circuit pont considerat s'anomena desequilibrada, ja que el procés de mesura té lloc a desequilibri pont, és a dir. desequilibri. Un circuit de pont desequilibrat s'utilitza amb més freqüència en els casos en què la resistència del sensor sota la influència de forces externes pot canviar molt ràpidament per unitat de temps, però aleshores, en comptes d'un dispositiu de mesura, és més convenient utilitzar un dispositiu de gravació que els enregistri. canvis.

Es considera més sensible circuit de pont equilibrat, en què un reòstat de mesura especial R (Fig. 3), equipat amb una escala i anomenat reocorde en la tècnica de mesura, està connectat addicionalment a dos braços adjacents.

Arròs. 3. Circuit de pont equilibrat

Quan es treballa amb aquest circuit, amb cada canvi en la resistència del sensor, el circuit del pont s'ha de reequilibrar amb el control lliscant inclòs, és a dir. mentre que no hi ha corrent a la diagonal de mesura. En aquest cas, el valor del paràmetre mesurat (canvi en el valor de la resistència del sensor) es determina mitjançant una escala especial equipada amb aquest registre i calibrada en unitats del valor mesurat pel sensor.

La major precisió del pont equilibrat s'explica pel fet que és més fàcil determinar la manca de corrent al dispositiu de mesura que mesurar directament el seu valor, i l'equilibri del pont en aquests casos, per regla general, es realitza mitjançant un motor elèctric especial controlat pel senyal de desequilibri del circuit del pont.

Els circuits pont per a sensors de commutació es consideren universals, ja que es poden alimentar amb corrent continu i altern i, el més important, es poden connectar diversos sensors a aquests circuits alhora, la qual cosa contribueix a augmentar no només la sensibilitat, sinó també la precisió de mesura.

Circuit diferencial la inclusió de sensors es construeix mitjançant un transformador especial alimentat per una xarxa de corrent altern, el bobinatge secundari de la qual es divideix en dues parts idèntiques. Així, en aquest circuit (Fig. 4) es formen dos circuits adjacents, cadascun dels quals té el seu propi bucle de corrent I1 i I2. I el valor del corrent al dispositiu de mesura està determinat per la diferència d'aquests corrents, i si les resistències del sensor Rx i la resistència addicional Rd són iguals, no hi haurà corrent al dispositiu de mesura.

Arròs. 4. Circuit de commutació del sensor diferencial

Quan la resistència del sensor canvia, un corrent proporcional a aquest canvi fluirà a través del dispositiu de mesura, i la fase d'aquest corrent dependrà de la naturalesa del canvi d'aquesta resistència (augment o disminució). Només s'utilitza corrent altern per alimentar el circuit diferencial i, per tant, és més adequat utilitzar sensors reactius (inductius o capacitius) com a sensors.

És especialment convenient utilitzar aquest circuit de commutació quan es treballa amb sensors inductius o capacitius diferencials. Quan s'utilitzen aquests sensors, no només es registra la magnitud del moviment, per exemple, del nucli ferromagnètic (Fig. 5), sinó també la direcció d'aquest moviment (el seu signe), com a resultat de la qual cosa la fase de l'alternança El corrent que passa pel dispositiu de mesura canvia.Això augmenta encara més la sensibilitat de la mesura.

Arròs. 5. Esquema de connexió d'un sensor diferencial inductiu

Cal tenir en compte que per augmentar la precisió de la mesura, en alguns casos s'utilitzen altres tipus de circuits de mesura similars, per exemple, circuits diferencials equilibrats… Aquests circuits inclouen una corda repetida o un autotransformador de mesura especial amb una escala especial, i el procés de mesura amb aquests circuits és similar a les mesures amb un circuit de pont equilibrat.

Règim de compensació la inclusió de sensors es considera la més precisa de totes les comentades anteriorment. El seu funcionament es basa en la compensació de tensió de sortida o EMF. un sensor igual a ell en termes de caiguda de tensió en el reòstat de mesura (reocorde). Només s'utilitza una font de CC per alimentar el circuit de compensació i s'utilitza principalment amb sensors de generadors de CC.

Vegem el funcionament d'aquest circuit utilitzant l'exemple d'utilització d'un termoparell com a sensor (Fig. 6).

Arròs. 6. Circuit de compensació de l'encesa del sensor termoelèctric

Sota l'acció de la tensió U aplicada, un corrent flueix a través del reòstat de mesura, que provoca una caiguda de la tensió U1 a la secció del reòstat des de la seva sortida esquerra fins al motor. En cas d'igualtat d'aquesta tensió i termoparells EMF, no hi haurà corrent a través del glucòmetre.

Si el valor del sensor emf canvia, cal tornar a aconseguir l'absència d'aquest corrent utilitzant el control lliscant del control lliscant. Aquí, com en el circuit del pont d'equilibri, el valor del paràmetre mesurat, en el nostre cas la temperatura (termoparell emf) està determinada per l'escala del cable lliscant, i el moviment del seu motor es realitza, sovint, també amb l'ajuda d'un motor elèctric especial.

L'alta precisió del circuit de compensació es deu al fet que durant la mesura, l'energia elèctrica generada pel sensor no es consumeix, ja que el corrent al circuit de la seva inclusió és zero. Aquest circuit també es pot utilitzar amb sensors paramètrics, però després es necessita una font de CC addicional, que s'utilitza en el circuit d'alimentació del sensor paramètric.