Контрольная по автоматизированному швейному производству. Контрольная Автоматизация. 1. Вопрос 10. Фотоэлектрические датчики. 2
 Скачать 1.09 Mb.
|
2. Вопрос №15. Назначение, виды и описание измерительных схем.Измерительная схема образуется датчиком и совокупностью резисторов или деталей напряжения, включенных определенным образом между собой, датчиком и вторичным прибором. Примером измерительных схем являются: простые и дифференциальные, работающие в комплекте с пассивными (параметрическими) и активными (генераторными) датчиками; мостовые – только с пассивными и компенсационные – только с активными датчиками. Если измерительная схема взаимодействует с несколькими датчиками или объектами и содержит дополнительные компоненты, такие, как мультиплексорные (многопозиционные) переключатели, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦПА) и др., улучшающие качество процесса измерения, а также развитые средства представления информации оператору, включая устройства диалогового взаимодействия в виде дисплейных процессов, то образуется измерительно-информационная система (ИИС). Примером современных ИИС являются, например, технические средства машинной графики или автоматизированное рабочее место (АРМ) модельера-конструктора, системы автоматизации научных экспериментов и др. Характерной особенностью ИИС является наличие интерфейса и агрегатно-модульный принцип построения, где каждый модуль (блок) имеет конструктивную законченность, аппаратную и программную совместимость между собой и интерфейсом. Измерительный прибор является одним из компонентов ИИС или автономным измерительным средством. В общем случае он содержит измерительную схему, преобразовательно-усилительный элемент и средства представления, записи или регистрации информации. Для регистрации аналоговых сигналов используются показывающие (шкальные) или самопишущие приборы, а для представления цифровой информации – цифровые приборы. Простая измерительная схема (рис. 2, а) состоит из последовательно включенных датчика Д (например, термосопротивление) и измерительного прибора (ИП) к источнику питания. Недостатком такой измерительной схемы является то, что через датчик Д и прибор ИП проходит полный ток, зависящий от напряжения U источника питания, низкая чувствительность S которого в общем случае определяется отношением приращения сигнала ∆х на выходе схемы к единичному изменению сигнала на входе ∆у, т.е. S= ∆х/∆у. Эти недостатки частично устраняются при использовании дифференциальной измерительной схемы включения датчика (рис. 2, б), в которой прибор ИП измеряет неполный ток, протекающий через датчик Д, а разность значений двух токов и  , протекающих в двух контурах, в одном из которых включен датчик Д, а в другом – образцовый резистор  . Оба контура подключены ко второй обмотке трансформатора  , которая имеет две симметрические секции и вывод со средней точки. Точки и проходят через прибор ИП в противоположном направлении, поэтому при одновременном их измерении, что происходит при изменениях напряжения питания, разность этих токов не изменяется, следовательно, показания прибора ИП не зависят от колебаний напряжения питания сети. Недостатком дифференциальной схемы является необходимость применения симметричного источника питания. Рис. 2. Измерительные схемы Наиболее часто используют мостовые измерительные схемы, которые бывают уравновешенные и неуравновешенные, постоянного и переменного тока. Мостовые схемы (рис. 2, в,г и д) представляют собой обычно четырехплечник, в одно плечо или два плеча которого включены датчики, например, термосопротивление или тензорезисторы, а в остальные плечи включены постоянные и подстроечные резисторы. На рис. 2, в,г,д А,В,С,D – вершины моста, AC,CB, BD и DA – плечи моста, AB- диагональ питания, CD – диагональ измерения.  В мостовой измерительной схеме прибор ИП, логометр или нуль-орган (НО) образуют как бы мост между двумя параллельными ветвями ACB и ADB, поэтому схему и называют мостовой или просто мостом. Мосты переменного тока – такие мостовые измерительные схемы, диагональ питания которых подключена к источнику переменного тока, а ветви (плечи) имеют одно или несколько реактивных сопротивлений. Мосты постоянного тока – измерительные схемы, которые могут питаться постоянным или переменным током. Плечами моста являются только постоянные резисторы и датчики активного сопротивления. В неуравновешенной мостовой схеме (рис. 2, в) измерительный прибор ИП служит для непосредственного отсчета показаний контролируемой неэлектрической величины, и шкала прибора проградуирована в значениях этой величины. В уравновешенной мостовой схеме (рис.2, д) прибор, включенный в диагональ измерения, называется нуль-органом. Он служит для контроля равновесия измерительной схемы. Недостатком мостовых измерительных схем является зависимость показаний прибора ИП от колебаний напряжения питания, поэтому в качестве измерительного прибора применяется логометр (рис. 2, г), являющийся разновидностью дифференциальной схем включения чувствительных элементов. Рамки  логометра включена в измерительную диагональ моста, а рамка  подключена к диагонали питания. При изменении напряжения питания изменяются токи в обеих рамках, и, так как показатели логометра зависят от соотношения этих токов, погрешности результатов измерения при колебаниях напряжения питания не возникает.В компенсационной схеме (рис. 2, е) имеется два источника тока: термопара ТП, ТЭДС,  которой зависит от температуры в объекте, и источник  , включенный в цепь реохорда  и служащий для уравновешивания . Принцип работы компенсационной схемы основан на компенсации (уравновешивании) ЭДС термопары падением напряжения на участке АС реохорда. Момент компенсации отмечает нуль-орган, а отсчет показаний производится по шкале реохорда .Современные цифровые измерительные приборы строятся на основе микроЭВМ, т.е. имеют память, могут программироваться и выполнять логические и расчетные операции. Например, цифровые программируемые мультиметры – это многофункциональные приборы для измерения напряжений постоянного и переменного тока, сопротивления резисторов, емкости конденсаторов, коэффициента усиления, частоты и других электрических параметров. С клавиатуры выносного пульта прибору задаются программа системой команд, определяющих измеряемый параметр, режим измерений, запоминание результатов наблюдений, алгебраические и тригонометрические вычисления при выполнении косвенных измерений, статистическую обработку результатов измерения, а также команды, относящиеся к чисто программным процедурам (условные переходы, адресация, вывод на дисплей и т.п.) |