Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Измерительный преобразователь





Определение

Измерительный преобразователь – это средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измеряемой информации в форме, позволяющей его передавать, преобразовывать и т.д., НО недоступной для глаза наблюдателя.

Из. Пре.


X Y

Вход Выход

На входе – различная физическая величина. На выходе – электрический сигнал на передачу.

На входе может быть всё что угодно: электрическая величина, магнитная, химическая, неэлектрическая. На выходе получаем такой электрический сигнал, который можно регистрировать, передавать и т.д.

Здесь нет отсчётного устройства.

Основная характеристика прибора – функция Y = F(X). Это в идеале она однозначна, а в реальности может быть и гистерезис (зависимость от двух переменных).

ИП
Если ИП разобрать, то внутри может оказаться несколько ИП, например первичный и вторичный.

ПИП
ВИП
X Y

 

Обозначения

ПИП – первичный ИП - это тот, что реагирует на входной сигнал

ВИП – вторичный – принимает первичный и преобразует его в электрический сигнал

В последнее время всё чаще применяются измерительные преобразователи с унифицированным выходным сигналом (ИПУВС).

ИПУВС


X = ? Y

Измеряемая величина Электрический сигнал

К Y электрическому сигналу предъявляются определённые требования, вот они:

I

i. Может быть постоянным/переменным напряжением

ii. Током

iii. Частотой

iv. Фазой

v. Может быть кодом

II

Зависимость выходной величины от входной должна быть линейна.

Y b

Линейная зависимость

a

X

 

III

Максимальные значения – по току 100 мА; по напряжению – 30 мВ.

Примечание:

ИПУВС X*   X** ………………
Все ИПУВС выпускаются в определённом техническом оформлении.



ЧЭ
ПФВ
МП
ФП
АУП

 


X = ? Y

Любая величина Унифицированный

ГР
выходной сигнал

 

На вход может подаваться, например: механическое воздействие, момент вращения, давление, температура, концентрация, газ и прочее.

Обозначения

ЧЭ – чувствительный элемент

ПФВ – преобразователь физической величины

МП – масштабный преобразователь

ФП – функциональный преобразователь

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

ГР – гальваническая развязка

Y а

Линейность

б

X

ЧЭ должен реагировать на малое изменение измеряемой величины.

(прошедший ЧЭ) X*

очень а г

много б

в X (входная величина)

очень мало

Закон распределения может быть любой: возрастающий, падающий, линейный, нелинейный.

Задача ЧЭ – на выходе получить реакцию, любую, но с хорошей точностью.

ПФВ X** б

 


а

в X*

Задача – получить возрастающий закон, любой.

МП

Умеет увеличивать или уменьшать сигнал, преобразовать сигнал в определённое число раз с высокой точностью. Классическим представителем МП является шунт, делитель напряжений, усилитель, трансформатор.

ФП

Задача – из нелинейного закона сделать линейный.

АЦП

На входе некоторая величина. АЦП преобразует непрерывную величину в дискретную

ГР

Все устройства должны быть защищены от помех, чтобы устройство реагировало на сигнал, а не на помеху.

Кое-что про ГР.

Существуют два вида помех:

1) Нормальная (помеха нормального вида)

2) Помеха общего вида

И вот ГР позволяет повысить помехозащищённость.

Пример:

Помеха нормально вида

Источник Полезного Сигнала Ri
Приёмник RВХ Полезного Сигнала
Провод

EX

EПОМ

 


Провод

Помеха общего вида

EПОМ
EX
Приёмник RВХ Полезного Сигнала
Источник Полезного Сигнала Ri
Провод

 


Провод

Общая помеха


EПОМ
RПОМ

 

В качестве гальванической развязки ставим трансформатор

 

 


Измерительные преобразователи неэлектрических величин.

ИП


X Y

н/электрическая электрическая

Такие устройства делятся на:

1) Генераторные

Под действием X → Y – ЭДС или заряд

2) Параметрические

Под действием X → Y меняет параметры: ΔR, ΔC, ΔL, ΔM, … Такие приборы требуют внешнего источника питания.

Пример:

Пусть X – температура to

a) Берём термопару

t0 E = Y E = k(tX – t0)

tX = X
горячий спай t0 – const

 

б) tX = X = ? R

термометр сопротивление

R R = f(tX) полупроводниковый термистор

А
  R
БП
(металл) to

 


R ΔR

I = F(ΔR)

Для маломощных t1 t2 to

 

 

Лекция 9

Классификация электронных преобразователей

I

ПКК
ПК → К (преобразователь кода в код) вход выход

Электрическая величина Электрическая величина

(дискретный код) №1 (дискретный код) №2

II

МП
МП – магнитный преобразователь

вход выход

аналоговый сигнал аналоговый сигнал

АЦП
III

АЦП - аналого-цифровой вход выход

преобразователь аналоговый дискретный

ЦАП
IV

ЦАП - цифро-аналоговый вход выход

преобразователь дискретный непрерывный

Аналоговая величина характеризуется бесконечным числом значений на определённом интервале. Дискретная – конечная величина; имеющая конечное число значений. Код – совокупность правил, позволяющих передавать значения в виде последовательности символов.

 

Преобразователь кода в код

 

Пример:

ЦОУ – цифровое отсчётное устройство на светодиодах

А)

 

Каждая черта – светодиод (всего – 8).

 


Б) А есть ещё декатроны (раритетные украшения для нового года: набор ламп с горящими оранжевого цвета цифрами внутри).

В большой колбе находятся десять скрученных

в форме цифр кусочков проволоки, расположенных

в следующем порядке: ближе к наблюдателю

находится единица, дальше всех девятка и нуль.

Под воздействием напряжения цифры загораются.

Для повышения помехоустойчивости существуют специальные помехозащитные коды. Например – код Хэминга.

Код – представление числа в определённой последовательности символов или, с точки зрения техники, представление сигнала в виде элементарных символов, построенных по определённому принципу.

Системы счисления

Любое число в любой системе счисления можно представить, как

где ai – присущие только данной системе, коэффициент; h – основание системы

Пример:

Пусть h=10 → a = 0 ; 1 ; 2 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 и всё.

Число 938 =

Причём старший разрядмладший разряд.

Пусть h = 60 → a = 0 ; 1 ; 2 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 8 ; 9 ; ………. ; 59 и всё.

Число 938 =

Пусть h = 2 → a = 0 ; 1 и всё.

Триггер работает лишь в двух режимах, условно называемых НУЛЬ и ЕДИНИЦА.

Пример:

Число 7 =

Итого: 72 = 0 1 1 1 Это мы только что перевили число 7 в двоичный код.

старший младший

разряд разряд

Теперь возьмём число несколько побольше. Например, то же 938.

Переводим в бинарный (двоичный код). h = 2 → a = 0 ; 1

 



Число 938 в двоичной системе:

93810 = 111 010 101 02

Можно на триггере сделать наглядную схему.

Пример:

 


9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

 

На тридцати позиционном приборе получили число 984.

Помимо двоичного кода, существует двоично-десятичный с различными весовыми коэффициентами. Каждый разряд числа записывается в двоичном коде.

9 3 8 a) 8-4-2-1

1001 0011 1000 23–22–21-20

1*23+0*22+0*21+1*20 = 0*23+0*22+1*21+1*20 = 1*23+0*22+0*21+0*20 =

= 8+0+0+1 = 9 = 0+0+2+1 = 3 = 8+0+0+0 = 8

Для реализации необходимо 12 триггеров (три группы по четыре триггера).

б) 2-4-2-1

Число 5 можно представить как 2+2+1 = 1*23+0*22+1*21+1*20 , или как 4+1 = 0*23+0*22+0*21+1*20 .

В этом и состоит неоднозначность рассмотрения числа.

Примечание:

Существуют ещё восьмеричные h = 8 и шестнадцатеричные h = 16 системы счисления.

 

Масштабный преобразователь

МП


вход аналог аналог выход

Группы:

I. Пассивные

II. Активные

III. Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Пассивные МП не имеют внешнего источника питания Пассивные – это шунты (преобразователи тока I) и делители напряжений. Шунт – преобразователь тока I.

Пример:

ИП
I = 50 А ИП – Амперметр

IИП

0 1 2 3 4 5 А

I IШ RШ

IИП << I RШ

манганин

n (известна) = to

Сопротивление шунта по закону Кирхгофа

Делитель напряжения

 

ППИ (переключатель пределов измерения) в ДН

Для уменьшения напряжения в определённое число раз применяют делители напряжения, которые в зависимости от рода напряжения могут быть выполнены на элементах, имеющих чисто активное сопротивление, ёмкостное или индуктивное сопротивление. Серийно выпускают делители напряжения, предназначенные для расширения пределов измерений компенсаторов постоянного тока. Такие делители выполняют из резисторов на основе манганина.

 

 

+
Пример:

UВХ
R1

UВЫХ
-
R2

+

Реально

UВХ
R1 RH → ∞ (разрыв)

 

-
R2 RН

 

Как выбирать R1 и R2 . Это делается исходя из каждого конкретного случая. Но, вообще сопротивление нагрузки должно быть в 10 раз больше сопротивлений 1 и 2. То есть если R1 = R2 = 100 Ом (в этом случае коэффициент деления, кстати, будет равен двум), то RH = 1 кОм. И так далее.

+
Существуют и более сложные делители.

R1
1 Коэффициент деления

R2
2 в этой схеме

UВХ
может варьироваться

RН
UВЫХ
R3
3 в зависимости от того,

R4
-
4 какой резистор включен.

 

 


+
На переменном токе при наличии частоты 𝝎

Появились паразитные ёмкости
+
-
R1 U1 = Um ∙ sin(𝝎 ∙ t)

~U1
~U22

~U1
-
R2 R1 СП1

~U22

R2 CП2 RН

 

Z1 = R1 // Z2 = R2 //

В этом случае

+
В реальных схемах существуют специальные скомпенсированные делители.

R1
СП1
~U1


 

СH !!!
СП2

R2
~U22

RH
-

Z2 = R2 //

В данном случае ёмкость CH призвано скомпенсировать паразитное воздействие ёмкостей CП 1 и СП 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 10









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.