2.4 Датчики з послідовним перетворенням
Якщо вхідну величину датчика не вдається безпосередньо перетворити в електричну вихідну, то здійснюють послідовне перетворення.
газ R вих
Р R
газ
R вих
R
Розглянемо конструкції датчиків тиску з послідовним перетворенням.
В цьому датчику тиск Р діє на мембрану або сильфон, що змінює своє просторове положення і переміщує жорстко зв'язаний з ним повзунок реостата.
Вихідний опір реостата Rвих змінюється, відбувається подвійне перетворення:
P→ ΔS → R вих ,
де ΔS – переміщення повзунка.
2.5 Основні вимірювальні схеми
Вимірювальні схеми використовують для вмикання датчиків з метою вимірювання контрольованих величин і перетворення отриманого сигналу в більш зручний для подальшого використання. Вимірювальні схеми повинні мати високу чутливість, яка покращується як підвищенням чутливості методу вимірювання, так і вибором відповідної вимірювальної апаратури.
Найбільш розповсюджені мостова, компенсаційна, диференційна, індуктивна та диференційно-трансформаторна вимірювальні схеми.
2.5.1 Мостова вимірювальна схема
Схему використовують для перетворення зміни активного опору, індуктивності або ємності датчика в зміну напруги або струму. Мостові схеми поділяють на: врiвноваженi та неврiвноваженi, постiйного та змiнного струму, чотириплечі та багатоплечі. Розглянемо схему найпростішого чотириплечевого мосту.
Плeчi aбo гілки мocту АБ, БВ, ВГ і ГА мicтять вiдпoвiднo oпopи R1, R2, R3, R4, a в дiaгoнaлi БГ , якa нaзивaєтьcя вимірювальною, ввiмкнeнo нуль-iндикaтop (НІ). В якостi нуль-iндикaтopу використовують високочутливий вимірювальний прилад. Діагональ АВ має назву діагоналі живлення.
Мости постійного струму використовують для вимірювання сигналів датчиків, виходом яких є активний опір.
Умову рівноваги (балансу) такого мосту можна записати:
R1∙ R4 = R2∙ R3 ,
тобто добутки опорів протилежних плечей рівні між собою.
Тоді струм у вимірювальній діагоналі відсутній, а міст називають врівноваженим. Якщо в одне з плечей мосту ввімкнути датчик з невідомим вихідним опором і досягти умови рівноваги зміною опору протилежного плеча, то вихідну величину датчика можна відрахувати по цьому компенсуючому опору (який попередньо відградуйований у значеннях контрольованої датчиком величини).
За методом неврівноваженого мосту опір протилежного плеча не змінюють, а вихідною величиною є струм або напруга у вимірювальній діагоналі. У цьому випадку шкалу вимірювального прилада градуюють у відповідних значеннях.
Мости змінного струму працюють аналогічно, за їх допомогою можна вимірювати сигнали датчиків з вихідним індуктивним або ємнісним опором. Складність настройки таких мостів полягає у тому, що їх необхiдно балансувати не тiльки за модулем, але й за фазою змінного опору. Тому мости змiнного струму менше використовуються, нiж мости постiйного струму.