Diagramas de conexión de sensores

Diagramas de conexión de sensores, más comúnmente llamados circuitos de medida, están diseñados para convertir el valor de salida del sensor, y en la mayoría de los casos se trata de un cambio en su resistencia interna, en un valor más conveniente para su uso posterior. Por regla general, se trata de una corriente eléctrica o cambio de voltaje que puede determinarse directamente usando un dispositivo de medición eléctrica o, después de amplificarse, alimentarse a un actuador o dispositivo de registro adecuado.

Para estos fines, los siguientes esquemas de conmutación son ampliamente utilizados:

• coherente,

• acera,

• diferencial,

• compensatorio.

diagrama de circuito secuencial consta de una fuente de CC o CA, el propio sensor Rx, un dispositivo de medición o mecanismo de accionamiento directo y, por lo general, una resistencia adicional Rd que limita la corriente en este circuito (Fig. 1). Tal circuito de conmutación se usa con mayor frecuencia solo con sensores de contacto para los cuales Rx = 0 o Rx = ?.

Arroz. 1. Circuito serial para conectar sensores

Porque cuando se trabaja con otros sensores en el circuito del dispositivo de medición, siempre fluye una corriente eléctrica determinada por la expresión I = U /(Rx + Rd), y un ligero cambio en la resistencia interna del sensor conduce a un cambio muy pequeño. en esta corriente. Como resultado, se utiliza la sección mínima de la escala del dispositivo de medición y la precisión de la medición se reduce prácticamente a cero. Por lo tanto, para la mayoría de los demás sensores, se utilizan circuitos de medición especiales que aumentan significativamente la sensibilidad y la precisión de la medición.

Más comúnmente utilizado circuito puente conmutación, en la que uno y, a veces, varios sensores están conectados de cierta manera junto con resistencias adicionales en un cuadrilátero (el llamado Puente Winston), que tiene dos diagonales (Fig. 2). Uno de ellos, llamado diagonal de potencia a-b, está diseñado para conectar una fuente de CC o CA, y el otro, diagonal de medición c-d, incluye un dispositivo de medición.

Arroz. 2. Circuito puente para conectar sensores

Si los productos de los valores de resistencia de los lados opuestos del cuadrilátero (brazos del puente) son iguales Rx x R3 = R1NS R2 los potenciales de los puntos c y d serán iguales y no habrá corriente en la diagonal de medida. Este estado del circuito puente se denomina comúnmente equilibrio del puente, es decir. el circuito del puente está balanceado.

Si la resistencia del sensor Rx cambia debido a una influencia externa, entonces se alterará el equilibrio y una corriente proporcional al cambio en esta resistencia fluirá a través del dispositivo de medición. En este caso, la dirección de esta corriente indica cómo ha cambiado (aumentado o disminuido) la resistencia del sensor.Aquí, con una elección adecuada de la sensibilidad del dispositivo de medición, todo ello escala de trabajo.

El circuito puente bajo consideración se llama desequilibrado, ya que el proceso de medición tiene lugar en desequilibrio puente, es decir desequilibrio. Un circuito de puente desequilibrado se usa con mayor frecuencia en los casos en que la resistencia del sensor bajo la influencia de fuerzas externas puede cambiar muy rápidamente por unidad de tiempo, pero en lugar de un dispositivo de medición, es más conveniente usar un dispositivo de registro que registre estos cambios

Se considera más sensible. circuito puente balanceado, en el que un reóstato de medición especial R (Fig. 3), equipado con una escala y llamado reocordio en la técnica de medición, se conecta adicionalmente a dos brazos adyacentes.

Arroz. 3. Circuito de puente equilibrado

Cuando se trabaja con un circuito de este tipo, con cada cambio en la resistencia del sensor, el circuito del puente debe reequilibrarse con el control deslizante incluido, es decir. mientras no haya corriente en la diagonal de medida. En este caso, el valor del parámetro medido (cambio en el valor de resistencia del sensor) está determinado por una escala especial que está equipada con este registro y calibrada en unidades del valor medido por el sensor.

La mayor precisión del puente equilibrado se explica por el hecho de que es más fácil determinar la falta de corriente en el dispositivo de medición que medir directamente su valor, y el equilibrio del puente en tales casos, por regla general, se lleva a cabo utilizando un motor eléctrico especial controlado por la señal de desequilibrio del circuito puente.

Los circuitos puente para sensores de conmutación se consideran universales, ya que pueden ser alimentados tanto por corriente continua como alterna, y lo más importante, a estos circuitos se pueden conectar varios sensores al mismo tiempo, lo que contribuye a aumentar no solo la sensibilidad, sino también la precisión de la medición.

circuito diferencial la inclusión de sensores se construye utilizando un transformador especial alimentado por una red de corriente alterna, cuyo devanado secundario se divide en dos partes idénticas. Por lo tanto, en este circuito (Fig. 4) se forman dos circuitos adyacentes, cada uno de los cuales tiene su propio bucle de corriente I1 e I2. Y el valor de la corriente en el dispositivo de medición está determinado por la diferencia de estas corrientes, y si las resistencias del sensor Rx y la resistencia adicional Rd son iguales, no habrá corriente en el dispositivo de medición.

Arroz. 4. Circuito de conmutación del sensor diferencial

Cuando la resistencia del sensor cambia, una corriente proporcional a este cambio fluirá a través del dispositivo de medición, y la fase de esta corriente dependerá de la naturaleza del cambio en esta resistencia (aumento o disminución). Solo se utiliza corriente alterna para alimentar el circuito diferencial, por lo que es más adecuado utilizar sensores reactivos (inductivos o capacitivos) como sensores.

Es especialmente conveniente usar un circuito de conmutación de este tipo cuando se trabaja con sensores diferenciales inductivos o capacitivos. Cuando se usan tales sensores, no solo se registra la magnitud del movimiento, por ejemplo, del núcleo ferromagnético (Fig. 5), sino también la dirección de este movimiento (su signo), como resultado de lo cual la fase de la alternancia corriente que pasa a través del dispositivo de medición, cambia.Esto aumenta aún más la sensibilidad de la medición.

Arroz. 5. Diagrama de conexión de un sensor diferencial inductivo

Cabe señalar que para aumentar la precisión de la medición, en algunos casos se utilizan otros tipos de circuitos de medición similares, por ejemplo, circuitos diferenciales balanceados… Dichos circuitos incluyen una cuerda repetida o un autotransformador de medición especial con una escala especial, y el proceso de medición con dichos circuitos es similar a las mediciones con un circuito de puente balanceado.

Esquema de compensacion la inclusión de sensores se considera la más precisa de todas las comentadas anteriormente. Su funcionamiento se basa en la compensación de tensión de salida o EMF. un sensor igual a él en términos de caída de voltaje en el reóstato de medición (reocordio). Solo se usa una fuente de CC para alimentar el circuito de compensación y se usa principalmente con sensores de generador de CC.

Veamos el funcionamiento de este circuito usando el ejemplo del uso de un termopar como sensor (Fig. 6).

Arroz. 6. Circuito de compensación para el encendido del sensor termoeléctrico

Bajo la acción del voltaje U aplicado, fluye una corriente a través del reóstato de medición, lo que provoca una caída en el voltaje U1 en la sección del reóstato desde su salida izquierda hasta el motor. En caso de igualdad de este voltaje y termopares EMF, no habrá corriente a través del glucómetro.

Si el valor del sensor de fem cambia, es necesario lograr la ausencia de esta corriente nuevamente usando el control deslizante del control deslizante. Aquí, como en el circuito del puente de equilibrio, el valor del parámetro medido, en nuestro caso la temperatura (termopar fem) está determinado por la escala del cable deslizante, y el movimiento de su motor se lleva a cabo, en la mayoría de los casos, también con la ayuda de un motor eléctrico especial.

La alta precisión del circuito de compensación se debe al hecho de que durante la medición, la energía eléctrica generada por el sensor no se consume, ya que la corriente en el circuito de su inclusión es cero. Este circuito también se puede usar con sensores paramétricos, pero luego se necesita una fuente de CC adicional, que se usa en el circuito de alimentación del sensor paramétrico.