Oslash;Схемы подключения, основанные на дифференциальном сравнении

Мостовая схема (рис. 54). Датчиком является по­тенциометр R1. На рис. 54 показана наиболее простая схема – мост сопро­тивлений постоянного тока. Диагональ моста 1–2 называется диагональю питания, а диагональ 3–4 – измерительной. Клеммами 3 и 4 схема подключается к системе управления (в нашем случае – к амперметру).

От точки 1 в точку 2 электрический ток может проходить двумя маршру­тами: 1–3–2 и 1–4–2. В каком направлении и какой величины ток будет протекать по соединяющей эти маршруты измери­тельной диагонали зависит от величины сопротивлений R1, R2, R3 и R4..

Ток в измерительной диагонали

, (36)

 

где U3-4 – разница потенциалов между точками 3 и 4:

 

. (37)

 

Для U1-3 и U1-4 из закона Ома

 

(38)

 

где силы токов

(39)

 

Решая совместно формулы (36)–(39), получаем напряжение и силу тока в измери­тельной диагонали

 

(40)

 

Наиболее интересным является состояние моста, при котором по из­мерительной диагонали ток не течет, т. е. U3-4= 0. Это состояние имену­ется балансом моста. Приравняв к нулю формулу (40), нетрудно вывести условие ба­ланса

(41)

 

и балансовую величину переменного сопротивления

 

. (42)

 

Из анализа формул (40)–(42) видно, что ток в измерительной диагонали пропорционален разнице между текущим и балансным состоянием моста, т. е. реализован дифференциальный способ сравнения, причем эталоном является балансное состояние моста.

Сказанное выше справедливо и для мостов переменного тока, при­чем в плечи моста можно ставить резисторы сопротивления, индуктивности, емкости или их сочетания. Поэтому мосты переменного тока гораздо универ­сальнее, чем постоянного. Формулы (40)–(42) для переменного тока прини­мают вид:

(43)

 

; (44)

 

, (45)

где`Zi – полное сопротивление i-го элемента ( величина векторная):

 

, (46)

 

R, XL, XC – соответственно активное, индуктивное и емкостное сопротивле­ния.

Мостовая схема подключения датчиков получила большое распро­странение благодаря своим достоинствам. К ним относятся универсальность (схема стыкуется с параметрическими датчиками любых типов и может рабо­тать как на постоянном, так и на переменном токе) и высокая точность (до 0,5 % диапазона измерения, что вполне достаточно для решения подавляю­щего числа задач управления) при относительной простоте. Некоторым не­достатком схемы на переменном токе является сложность ее настройки на балансное состояние – необходимо последовательно и раздельно настроить все три составляющие полного сопротивления.

Дифференциальная схема подключения в отличие от мостовой может работать только на переменном токе и с датчиками с изменяе­мыми активным и индуктивным сопротивлением. Вместе с тем, при точно­сти, не уступающей таковой у мостовой схемы, они проще в настройке, что является причиной их применимости. Известны четыре типа дифференци­альных схем, приведенные на рис. 55. Они подразделяются по виду изме­няемого параметра на схемы с переменным активным и индуктивным со­противлением, каждая из которых может, в свою очередь, быть с одинар­ным или двойным изменением.

Дифференциальные схемы с переменным активным сопротивлением приведены на рис. 55, а и б. Датчиками здесь являются потенциометры R1 – состоянию объекта измерения соответствует положение ламели. Прин­цип действия рассмотрим на наиболее простом примере – одинарной схеме с переменным активным сопротивлением. Схема состоит из двух замкнутых контуров, имеющих смежный участок a–b. Точки a и b – места подключения схемы к системе управления (на рисунке заменена амперметром). У каждого контура имеется свой источник питания – вторичные обмотки L1 и L2 трансформатора Тр1. Ток в контурах

 

, (47)

 

где e1, e2 – электродвижущие силы соответствующих контуров, Z1, Z2сум­­марные полные сопротивления контуров. Электродвижущие силы в конту­рах направлены так, что на смежном участке a – b они противоположны, т. е. суммарный ток на этом участке

 

. (48)

а б

 

в г

 

Рис. 55. Дифференциальные схемы подключения: с переменным активным сопротивлением: а – одинарная; б – двойная; с переменным индуктивным сопротивлением: в – одинарная; г – двойная

 

При равенстве токов I1 = I2 наступает состояние баланса – суммарный ток на участке a – b равен нулю. При изменении состояния датчика (потенциометра R1) изменяется сопротивление первого контура и соответственно I1. Со­стояние баланса нарушается. Ток, протекающий по участку a – b пропор­ционален разности между текущим состоянием датчика и состоянием ба­ланса, что соответствует способу измерения дифференциальным сравне­нием.

Принцип действия остальных схем аналогичен, но имеются и разли­чия. В схемах двойного действия (рис. 55, б и г) изменение состояния объекта вызывает изменения в обоих контурах, причем противоположного характера. В то же время при равном с одинарной схемой изменении состояния датчика ток рассогласования Ia-b (выходной сигнал схемы) будет в два раза выше, т. е. чувствительность данных схем в два раза выше, а диапазон варьирования входного сигнала при заданном диапазоне выходного – в два раза меньше. В схемах с переменной индуктивностью (рис. 55, в и г) датчиком являются одна или обе вторичные обмотки L1 и L2 трансформа­тора, а подвижным элементом датчика – сердечник одной или обеих обмо­ток. Перемещение сердечника приводит к изменению магнитной проницае­мости среды внутри трансформатора, что вызывает двойственное изменение в схеме: во-первых, изменяется коэффициент трансформации (см. курс «Электрические машины»), следовательно, электродвижущая сила вторич­ной обмотки, во-вторых,
изменяется индуктивное сопротивление вторичной обмотки [см. формулу (21)]. Оба эти изменения согласованно приводят к изменению тока [формула (47)]. Поэтому, чувствительность этих схем выше, чем с переменным активным сопротивлением. Кроме того, у схем с пере­менной индуктивностью отсутствует подвижный электрический контакт, следовательно, нет износа и искрения. Все это привело к большей распро­страненности последних схем (особенно двойного действия как самой чувствительной из рассмотренных) по отношению к схемам с переменным активным сопротивлением.

Схемы подключения, основанные на дифференциальном сравнении, обладают по сравнению с остальными средними значениями сложности и точности и поэтому получили наибольшее распространение в системах управления.

 








Дата добавления: 2015-01-21; просмотров: 1468; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2019 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.