1.4. Датчики электронных информационных систем

Для измерения температуры широко применяются термопары. Они представляют собой соединение двух разнородных металлических проводников, например, медь – константан, хромель – алюмель, хромель – копель. Величина ЭДС между концами проводов, образующих термопару, зависит от разности температур этих концов и температуры спая и определяется материалом проводников, составляющих термопару. Зависимость ЭДС от температуры, например , в термопарах хромель – копель, хромель – алюмель стандартизирована. Термопара – маломощный источник ЭДС. В связи с этим её можно использовать только в комплекте с высокоомным приёмником, практически не потребляющим тока во входной цепи.

Для измерения температуры всё чаще находят применение полупроводниковые датчики – кремниевые и интегральные. Зависимость сопротивления кремниевой пластинки R_t от температуры t достаточно точно определяется выражением

R_t = R₂₅ [1 + α·(t - 25) - β·(t – 25)²],

где R₂₅ – сопротивление пластинки при 25 ºС, α и β – температурные коэффициенты, причём, α = 0,78·10^-2 град^-1, β = 1,84·10^-5 град^-1 .

В интегральном датчике измеряемой величиной является напряжение p-n перехода база-эмиттер кремниевого транзистора. Сопротивление p-n перехода зависит от температуры. Если ток через переход стабилизировать, то падение напряжения на нём будет зависеть от температуры.

Полупроводниковые датчики давления представляют собой кристалл кремния, на поверхности которого травлением по тонкоплёночной технологии сформирована круглая диафрагма. На диафрагму методом диффузии наносятся плёночные резисторы, образующие мостовую схему. При нормальном давлении сопротивление плеч моста одинаково, а выходное напряжение равно нулю. Если к диафрагме прикладывается давление, сопротивление одних резисторов увеличивается, а других – уменьшается. Мост оказывается разбалансированным, и на его выходе формируется сигнал, пропорциональный давлению. Недостатком датчика является зависимость сигнала от температуры.

Для измерения уровня топлива в баках применяется терморезистивный датчик. Так как теплопроводность воздуха и топлива различны, то и сопротивление датчика зависит от того, какая его часть погружена в топливо. Если ток, протекающий через датчик, стабилизирован, то напряжение на его выходе пропорционально уровню топлива.

Частота следования импульсов системы зажигания равна или кратна частоте вращения коленчатого вала. Поэтому первичная цепь этой системы часто используют в качестве датчика (например, для электронного тахометра). В информационных системах используются также индуктивные датчики или датчики Холла, подобные применяемым в системе зажигания.

2. Указатели автомобильных измерительных

ПРИБОРОВ

На современных автомобилях применяются электронные, электромеханические и механические указатели. В качестве электромеханических указателей наиболее распространены магнитоэлектрические, электромагнитные и импульсные.

2.1. Магнитоэлектрические указатели

В качестве магнитоэлектрических указателей на автомобилях наиболее распространены трёхобмоточные логометры (рис. 15.4).

О бмотки L₁ и L₂ имеют и витков, расположены соосно, но намотаны встречно. Обмотка L₃ перпендикулярна двум первым и имеет витков. Применение трёх обмоток позволяет повысить точность логометра, так как расширяет пределы его шкалы до 120 ÷ 160 градусов. Рядом с обмотками располагается постоянный магнит, способный поворачиваться на своей оси.

При включении источника питания Е (ключ К замкнут) ток протекает по двум ветвям:

–L₂, L₃ и R_Т (сила тока определяется сопротивлением витков , и R_т),

– L₁ и R_д.

Значение тока, протекающего по второй ветви, определяется сопротивлением и R_д. Под действием токов в каждой обмотке формируются магнитодвижущие силы (МДС). Суммарная МДС формирует магнитный поток, под действием которого постоянный магнит и указатель принимают определенное положение на своей оси.

Изменение измеряемой величины приводит к изменению сопротивления датчика R_д, включённого параллельно катушке ω₁. Ток, протекающий по этой катушке, изменяет своё значение, изменяя напряжённость создаваемого ею магнитного поля и вызывая отклонение магнита и указателя логометра.

Достоинства магнитоэлектрических указателей:

– независимость показаний от величины напряжения питания;

– слабая зависимость от воздействия внешних магнитных полей;

– отсутствие зависимости показаний от температуры окружающей среды;

– отсутствие радиопомех.