Érzékelő bekötési rajzok

Szenzorok kapcsolási rajzai, gyakrabban ún mérőáramkörök, úgy vannak kialakítva, hogy az érzékelő kimeneti értékét átalakítsák, és a legtöbb esetben ez a belső ellenállásuk változása, a későbbi felhasználás számára kényelmesebb értékké. Ez általában elektromos áram vagy feszültségváltozás, amely vagy közvetlenül meghatározható egy elektromos mérőeszközzel, vagy felerősítés után egy megfelelő működtetőre vagy rögzítőkészülékre táplálható.

Ebből a célból a következő kapcsolási sémákat széles körben használják:

• következetes,

• járda,

• differenciális,

• kompenzációs.

Szekvenciális kapcsolási rajz egy egyen- vagy váltakozó áramú forrásból, magából az Rx érzékelőből, egy mérőeszközből vagy közvetlen meghajtásból, és általában egy további Rd ellenállásból áll, amely korlátozza az áramkör áramát (1. ábra). Az ilyen kapcsolóáramkört leggyakrabban csak olyan érintkezőérzékelőkkel használják, amelyeknél Rx = 0 vagy Rx = ?.

Rizs. 1. Soros áramkör az érzékelők csatlakoztatásához

Mivel a mérőeszköz áramkörében lévő más érzékelőkkel végzett munka során mindig az I = U /(Rx + Rd) kifejezés által meghatározott elektromos áram folyik, és az érzékelő belső ellenállásának enyhe változása nagyon kis változáshoz vezet. ebben az áramlatban. Ennek eredményeként a mérőeszköz skálájának minimális szakasza kerül felhasználásra, és a mérés pontossága gyakorlatilag nullára csökken. Ezért a legtöbb egyéb érzékelőhöz speciális mérőáramköröket használnak, amelyek jelentősen növelik a mérés érzékenységét és pontosságát.

Leggyakrabban használt híd áramkör kapcsolás, melynek során egy és esetenként több érzékelőt is meghatározott módon kapcsolnak össze további ellenállásokkal egy négyszögben (az ún. Winston híd), amelynek két átlója van (2. ábra). Az egyik, az a-b teljesítményátló, DC vagy AC forrás csatlakoztatására szolgál, a másik, c-d mérőátló pedig egy mérőeszközt tartalmaz.

Rizs. 2. Áthidaló áramkör az érzékelők csatlakoztatásához

Ha a négyszög ellentétes oldalainak ellenállásértékeinek szorzata (hídkarok) egyenlő Rx x R3 = R1NS R2, akkor a c és d pontok potenciáljai egyenlőek lesznek, és nem lesz áram a mérési átlóban. A hídáramkör ezen állapotát általában nevezik híd egyensúly, azaz a híd áramköre kiegyensúlyozott.

Ha az Rx érzékelő ellenállása külső hatás hatására megváltozik, akkor az egyensúly megbomlik, és ennek az ellenállásnak a változásával arányos áram folyik át a mérőeszközön. Ebben az esetben ennek az áramnak az iránya jelzi, hogy az érzékelő ellenállása hogyan változott (növekedett vagy csökkent).Itt a mérőeszköz érzékenységének megfelelő megválasztásával mindezt munkamérleg.

A vizsgált hídáramkör ún kiegyensúlyozatlan, mivel a mérési folyamat a egyensúlyhiány híd, azaz egyensúlyhiány. A kiegyensúlyozatlan hídáramkört leggyakrabban olyan esetekben alkalmazzák, amikor az érzékelő ellenállása külső erők hatására nagyon gyorsan változhat egységnyi idő alatt, de ilyenkor célszerűbb mérőeszköz helyett olyan rögzítő készüléket használni, amely ezeket rögzíti. változásokat.

Érzékenyebbnek tartják kiegyensúlyozott hídáramkör, amelyben egy speciális, skálával felszerelt R mérőreosztát (3. ábra) a méréstechnikában reochordnak nevezett, ráadásul két szomszédos karhoz van csatlakoztatva.

Rizs. 3. Kiegyensúlyozott hídáramkör

Ha ilyen áramkörrel dolgozunk, az érzékelő ellenállásának minden egyes változásakor a hídáramkört újra ki kell egyensúlyozni a mellékelt csúszkával, pl. míg a mérőátlóban nincs áram. Ebben az esetben a mért paraméter értékét (az érzékelő ellenállásértékének változását) egy speciális skála határozza meg, amely ezzel a rekorddal van felszerelve, és az érzékelő által mért érték egységeiben van kalibrálva.

A kiegyensúlyozott híd nagyobb pontossága azzal magyarázható, hogy könnyebb meghatározni a mérőeszközben lévő áramhiányt, mint közvetlenül megmérni az értékét, és a híd kiegyensúlyozása ilyen esetekben általában egy mérőeszköz segítségével történik. speciális villanymotor, amelyet a hídáramkör kiegyensúlyozatlansági jele vezérel.

Az érzékelők kapcsolására szolgáló hídáramkörök univerzálisnak tekinthetők, mivel egyen- és váltakozó árammal is táplálhatók, és ami a legfontosabb, hogy ezekre az áramkörökre egyszerre több érzékelő is csatlakoztatható, ami nemcsak az érzékenység, hanem a mérési pontosság.

Differenciál áramkör az érzékelők beépítése egy speciális, váltóáramú hálózatról táplált transzformátor segítségével történik, amelynek szekunder tekercsét két azonos részre osztják. Így ebben az áramkörben (4. ábra) két szomszédos áramkör jön létre, amelyek mindegyikének saját I1 és I2 áramköre van. És a mérőeszközben lévő áram értékét ezen áramok különbsége határozza meg, és ha az Rx érzékelő és az Rd kiegészítő ellenállás ellenállása egyenlő, akkor a mérőeszközben nem lesz áram.

Rizs. 4. Differenciálérzékelő kapcsoló áramkör

Amikor az érzékelő ellenállása megváltozik, ezzel a változással arányos áram folyik át a mérőeszközön, és ennek az áramnak a fázisa az ellenállás változásának természetétől függ (növekedés vagy csökkenés). A differenciáláramkör táplálására csak váltakozó áramot használnak, ezért célszerűbb reaktív (induktív vagy kapacitív) érzékelőket használni érzékelőként.

Különösen kényelmes egy ilyen kapcsolóáramkör használata, ha differenciális induktív vagy kapacitív érzékelőkkel dolgozik. Az ilyen érzékelők használatakor nemcsak a ferromágneses mag mozgásának nagyságát (5. ábra), hanem ennek a mozgásnak az irányát (jelét) is rögzítik, aminek eredményeként a váltakozó fázis fázisa. A mérőeszközön áthaladó áram változik.Ez tovább növeli a mérés érzékenységét.

Rizs. 5. Induktív differenciálérzékelő kapcsolási rajza

Megjegyzendő, hogy a mérés pontosságának növelése érdekében bizonyos esetekben más típusú hasonló mérőáramköröket is alkalmaznak, pl. kiegyensúlyozott differenciál áramkörök… Az ilyen áramkörök tartalmaznak egy ismételt húrt vagy egy speciális mérőautotranszformátort speciális skálával, és az ilyen áramkörök mérési folyamata hasonló a kiegyensúlyozott hídáramkörrel végzett mérésekhez.

Kompenzációs rendszer az érzékelők beépítését tartják a legpontosabbnak a fentebb tárgyaltak közül. Működése a kimeneti feszültség kompenzáción vagy EMF-en alapul. vele egyenértékű érzékelő a mérőreosztátban (reochord) a feszültségesés szempontjából. Csak egy egyenáramú forrást használnak a kompenzációs áramkör táplálására, és főként egyenáramú generátor érzékelőkkel használják.

Nézzük meg ennek az áramkörnek a működését a hőelem érzékelőként való használatának példáján (6. ábra).

Rizs. 6. Kompenzációs áramkör a termoelektromos érzékelő bekapcsolásához

A rákapcsolt U feszültség hatására a mérőreosztáton áram folyik át, ami az U1 feszültség csökkenését okozza a reosztát bal kimenetétől a motor felé tartó szakaszában. E feszültség és az EMF hőelemek egyenlősége esetén a glükométeren nem lesz áram.

Ha az emf érzékelő értéke megváltozik, a csúszka csúszkájával újra el kell érni ennek az áramnak a hiányát. Itt, mint az egyensúlyi hídkörben, a mért paraméter értéke, esetünkben a hőmérséklet (emf hőelem) a csúszóhuzal léptéke határozza meg, és motorjának mozgását leggyakrabban szintén speciális villanymotor segítségével hajtják végre.

A kompenzációs áramkör nagy pontossága annak köszönhető, hogy a mérés során az érzékelő által generált elektromos energia nem fogyasztódik, mivel az áramkörben az áramkör nulla. Ez az áramkör használható parametrikus érzékelőkkel is, de ekkor szükség van egy további DC forrásra, amelyet a parametrikus érzékelő tápáramkörében használnak.