Sensör bağlantı şemaları

Daha yaygın olarak adlandırılan sensörlerin bağlantı şemaları ölçüm devreleri, sensörün çıkış değerini dönüştürmek için tasarlanmıştır ve çoğu durumda bu, iç direncindeki bir değişikliktir, sonraki kullanımı için daha uygun bir değere. Kural olarak, bu, doğrudan bir elektrikli ölçüm cihazı kullanılarak belirlenebilen veya yükseltildikten sonra uygun bir aktüatöre veya kayıt cihazına beslenebilen bir elektrik akımı veya voltaj değişikliğidir.

Bu amaçlar için, aşağıdaki anahtarlama şemaları yaygın olarak kullanılmaktadır:

• tutarlı,

• kaldırım,

• diferansiyel,

• telafi edici.

sıralı devre şeması bir DC veya AC kaynağından, Rx sensörünün kendisinden, bir ölçüm cihazından veya doğrudan tahrik mekanizmasından ve genellikle bu devredeki akımı sınırlayan ek bir Rd direncinden oluşur (Şekil 1). Böyle bir anahtarlama devresi çoğunlukla yalnızca Rx = 0 veya Rx = ? olan kontak sensörleri ile kullanılır.

Pirinç. 1. Sensörleri bağlamak için seri devre

Çünkü ölçüm cihazının devresindeki diğer sensörler ile çalışırken daima I = U /(Rx + Rd) ifadesi ile belirlenen bir elektrik akımı akar ve sensörün iç direncindeki ufak bir değişiklik çok küçük bir değişikliğe yol açar. bu akımda Sonuç olarak, ölçüm cihazının ölçeğinin minimum bölümü kullanılır ve ölçümün doğruluğu pratik olarak sıfıra indirilir. Bu nedenle, diğer sensörlerin çoğu için, ölçümün hassasiyetini ve doğruluğunu önemli ölçüde artıran özel ölçüm devreleri kullanılır.

En çok kullanılan köprü devresi bir ve bazen birkaç sensörün, bir dörtgendeki ek dirençlerle birlikte belirli bir şekilde bağlandığı anahtarlama (sözde Winston Köprüsü), iki köşegeni vardır (Şekil 2). Bunlardan biri a-b güç diyagonali olarak adlandırılan, bir DC veya AC kaynağı bağlamak için tasarlanmış, diğeri ise c-d ölçüm diyagonali bir ölçüm cihazı içeriyor.

Pirinç. 2. Sensörleri bağlamak için köprü devresi

Dörtgenin (köprü kolları) karşı kenarlarının direnç değerlerinin çarpımları eşit ise Rx x R3 = R1NS R2 c ve d noktalarının potansiyelleri eşit olur ve ölçüm köşegeninde akım olmaz. Köprü devresinin bu durumu genellikle köprü dengesi, yani köprü devresi dengelidir.

Rx sensörünün direnci dış etkenler nedeniyle değişirse denge bozulur ve bu dirençteki değişimle orantılı bir akım ölçüm cihazından akar. Bu durumda bu akımın yönü sensör direncinin nasıl değiştiğini (arttığını veya azaldığını) gösterir.Burada ölçüm cihazının hassasiyetine uygun bir seçim ile tamamı çalışma ölçeği.

Söz konusu köprü devresine denir dengesiz, ölçüm işlemi gerçekleştiği için dengesizlik köprü, yani dengesizlik Dengesiz bir köprü devresi çoğunlukla, sensörün dış kuvvetlerin etkisi altındaki direncinin birim zamanda çok hızlı değişebileceği durumlarda kullanılır, ancak bu durumda bir ölçüm cihazı yerine bunları kaydedecek bir kayıt cihazı kullanmak daha uygundur. değişiklikler

Daha hassas kabul edilir dengeli köprü devresi, bir ölçekle donatılmış ve ölçüm tekniğinde reokord olarak adlandırılan özel bir ölçüm reostası R'nin (Şekil 3) ek olarak iki bitişik kola bağlandığı.

Pirinç. 3. Dengeli köprü devresi

Böyle bir devre ile çalışırken, sensör direncindeki her değişiklikte, köprü devresi birlikte verilen sürgü ile yeniden dengelenmelidir, örn. ölçüm diyagonalinde akım yokken. Bu durumda, ölçülen parametrenin değeri (sensörün direnç değerindeki değişiklik), bu kayıtla donatılmış ve sensör tarafından ölçülen değerin birimlerinde kalibre edilen özel bir ölçek tarafından belirlenir.

Dengeli köprünün daha yüksek doğruluğu, ölçüm cihazındaki akım eksikliğini belirlemenin değerini doğrudan ölçmekten daha kolay olması ve bu gibi durumlarda köprünün dengelenmesinin kural olarak bir köprü devresi dengesizlik sinyali ile kontrol edilen özel elektrik motoru.

Anahtarlama sensörleri için köprü devreleri, hem doğru hem de alternatif akımla beslenebildikleri için evrensel olarak kabul edilir ve en önemlisi, bu devrelere aynı anda birkaç sensör bağlanabilir, bu da yalnızca hassasiyeti artırmaya değil, aynı zamanda ölçüm doğruluğu.

diferansiyel devre sensörlerin dahil edilmesi, ikincil sargısı iki özdeş parçaya bölünmüş olan alternatif bir akım şebekesinden güç alan özel bir transformatör kullanılarak oluşturulur. Böylece, bu devrede (Şekil 4), her biri kendi akım döngüsü I1 ve I2'ye sahip olan iki bitişik devre oluşturulur. Ve ölçüm cihazındaki akımın değeri bu akımların farkı ile belirlenir ve Rx sensörünün dirençleri ile ek direnç Rd eşitse ölçüm cihazında akım olmaz.

Pirinç. 4. Diferansiyel sensör anahtarlama devresi

Sensörün direnci değiştiğinde, ölçüm cihazından bu değişimle orantılı bir akım akacaktır ve bu akımın fazı, bu dirençteki değişimin doğasına (artma veya azalma) bağlı olacaktır. Diferansiyel devreye güç sağlamak için yalnızca alternatif akım kullanılır ve bu nedenle sensör olarak reaktif sensörlerin (endüktif veya kapasitif) kullanılması daha uygundur.

Diferansiyel endüktif veya kapasitif sensörlerle çalışırken böyle bir anahtarlama devresinin kullanılması özellikle uygundur. Bu tür sensörleri kullanırken, örneğin ferromanyetik çekirdeğin (Şekil 5) sadece hareketinin büyüklüğü değil, aynı zamanda bu hareketin yönü (işareti) de kaydedilir, bunun sonucunda değişen faz ölçüm cihazından geçen akım değişir.Bu, ölçümün hassasiyetini daha da artırır.

Pirinç. 5. Endüktif diferansiyel sensörün bağlantı şeması

Ölçümün doğruluğunu artırmak için, bazı durumlarda diğer benzer ölçüm devrelerinin kullanıldığına dikkat edilmelidir, örneğin, dengeli diferansiyel devreler… Bu tür devreler, ya tekrarlanan bir akor ya da özel ölçeğe sahip özel bir ölçüm ototransformatörü içerir ve bu tür devrelerle ölçüm işlemi, dengeli bir köprü devresiyle yapılan ölçümlere benzer.

Tazminat şeması sensörlerin dahil edilmesi, yukarıda tartışılanların en doğru olanı olarak kabul edilir. Çalışması, çıkış voltajı kompanzasyonuna veya EMF'ye dayanır. ölçüm reostasındaki (reokord) voltaj düşüşü açısından buna eşit bir sensör. Dengeleme devresine güç sağlamak için yalnızca bir DC kaynağı kullanılır ve esas olarak DC jeneratör sensörleri ile kullanılır.

Bir termokuplun sensör olarak kullanılması örneğini kullanarak bu devrenin çalışmasına bakalım (Şekil 6).

Pirinç. 6. Termoelektrik sensörün açılması için kompanzasyon devresi

Uygulanan U geriliminin etkisi altında, ölçüm reostasından bir akım akar ve bu, reostatın sol çıkışından motora giden bölümündeki U1 geriliminde bir düşüşe neden olur. Bu voltajın ve EMF termokupllarının eşitliği durumunda, şeker ölçüm cihazından akım geçmeyecektir.

Emf sensörünün değeri değişirse, kaydırıcının kaydırıcısını kullanarak bu akımın yokluğunu tekrar elde etmek gerekir. Burada denge köprüsü devresinde olduğu gibi ölçülen parametrenin değeri, bizim durumumuzda sıcaklık (emf termokupl) kayan telin ölçeği ile belirlenir ve motorunun hareketi çoğunlukla özel bir elektrik motoru yardımıyla gerçekleştirilir.

Kompanzasyon devresinin yüksek doğruluğu, dahil olduğu devredeki akım sıfır olduğu için ölçüm sırasında sensör tarafından üretilen elektrik enerjisinin tüketilmemesinden kaynaklanmaktadır. Bu devre parametrik sensörler ile de kullanılabilir ancak daha sonra parametrik sensörün güç kaynağı devresinde kullanılan ek bir DC kaynağına ihtiyaç duyulur.