Дифференциальная измерительная схема

Дифференциальной измерительной схемой называется схема (рисунок 2.3), в соседних плечах которой действуют согласованные эдс, а выходное напряжение снимается с диагонали, имеющей общую точку подключения обоих эдс (точка А). Найдем выходное напряжение схемы:

(2.8)

Рисунок 2.3 – Дифференциальная измерительная схема

В формуле (2.8) взята сумма эдс, так как они включаются согласованно. Ток I_ПЛ создает на Z₁ падение напряжения U_Z1 = I_ПЛ Z₁, которое действует навстречу E₁, поэтому

После сокращения получим

(2.9)

Отсюда видно, что U_вых = 0 при E₂Z₁= E ₁Z₂. (2.10)

Предположим, что вместо Z₁ включен датчик Z₁ = Z + ΔZ. Пусть при ΔZ=0 схема сбалансирована. Тогда из уравнения (2.10) имеем

E₂Z = E ₁Z₂. (2.11)

С учетом (2.11) по формуле (2.9) получаем

(2.12)

где приняли ΔZ << Z + Z₂.

Из формулы (2.12) видно, что при обратном разбалансе схемы фаза выходного напряжения изменяется на 180°. Таким образом, дифференциальная схема обладает теми же свойствами, что и мостовая.

Аналого-цифровые преобразователи (ацп)

АЦП предназначены для преобразования аналоговых (непрерывных) сигналов тока или напряжения в импульсы, длительность или частота следования которых пропорциональны напряжению или току датчика. АЦП позволяют согласовывать сигналы аналоговых датчиков с цифровыми устройствами и с цифровыми вычислительными машинами. Времяимпульсный преобразователь применяется для преобразования выходного напряжения датчика в импульсы, длительность которых пропорциональна напряжению.

Рассмотрим работу преобразователя, функциональная схема которого показана на рисунке 2.4. Генератор тактовых импульсов (ГТИ) вырабатывает тактовые импульсы с постоянной частотой следования, которые используются для запуска преобразователя.

Рисунок 2.4 – Времяимпульсный преобразователь напряжения

Очередной тактовый импульс переводит триггер в другое устойчивое состояние. При этом напряжение на выходе триггера скачком изменяется от 0 до Е_к (рисунок 2.4б). Этот скачок напряжения интегрируется. На выходе интегратора получается линейно-нарастающее напряжение. Когда это напряжение сравняется с напряжением датчика U_д, то сравнивающее устройство (СУ) выдает импульс, называемый импульсом сброса, который возвращает триггер в исходное состояние. При этом напряжение на выходе триггера скачком уменьшается от Е_к до 0. В результате на выходе триггера получается импульс напряжения положительной полярности – выходной импульс. После этого напряжение на выходе интегратора уменьшается до 0. С приходом следующего тактового импульса все повторяется снова. Из треугольника АВС имеем AC = BCctgα. Так как AC = t_и и ВС = МU_д, то получим

t_и = Mctgα·U_д = КU_д,

где K = Mctgα – коэффициенты передачи;

М – масштаб коэффициента передачи.

Таким образом, на выходе преобразователя получаются импульсы напряжения, длительность которых t_и пропорциональна мгновенному значению напряжения датчика в момент сравнения.

Преобразователь напряжения – частота предназначен для преобразования выходного напряжения датчика в частоту следования импульсов, амплитуда и длительность которых постоянна.