Компенсационные датчики

Компенсационные датчики основаны на принципе автоматиче­ского уравновешивания контролируемой величины компенсирую­щей величиной того же рода. Уравновешивание контролируемой величины может осуществляться непосредственно или после пред­варительного преобразования ее чувствительным элементом.

Одна из структурных схем компенсационного датчика представ­лена на (рис. 3.5, а). Контролируемая величина х поступает на чув­ствительный элемент ЧЭ, выходная величина которого У₁ сравни­вается с помощью органа сравнения ОС с ве-

личиной У₆. Разност­ный сигнал, равный У₂=У₁ –У₆ , подается на промежуточный преобразователь ПП₁, на выходе которого получается сигнал, удоб­ный для усиления. С выхода усилителя У сигнал поступает на вто­рой промежуточный преобразователь ПП₂, преобразующий сигнал в форму, удобную для дальнейшего использования. Элемент обрат­ной связи ЭОС обеспечивает подачу компенсирующей величины на второй вход органа сравнения ОС. Элемент ЭОС часто сам являет­ся преобразователем, приводящим сигнал У₅ к тому же физическо­му виду, что и компенсируемый сигнал У₁. Сигнал У₅ подается на выходной преобразователь ВП.

В разнообразных схемах компенсационных датчиков может от­сутствовать целый ряд из перечисленных выше элементов. Однако во всех случаях остается цепь отрицательной обратной связи, с по­мощью которой производится уравновешивание измеряемой вели­чины.

В качестве примера на рис. 3.5, б приведена схема компенсаци­онного датчика усилий. Контролируемое усилие F выводит из рав­новесия рычаг Р, перемещение которого преобразуется трансфор­маторным преобразователем ТП в электрический сигнал, усиливае­мый и преобразуемый в уровень постоянного тока усилителем У. Ток I с выхода усилителя поступает в обмотку магнитоэлектрического преобразователя МЭП, развивающего силу, уравновешиваю­щую контролируемое усилие F. Так как уравновешивающая сила пропорциональна выходному току I, то по его величине можно судить о величине усилия F. При изменении усилия F равновесие рычага нарушается, трансформаторный преобразователь выдает соответствующий сигнал на усилитель, ток I на выходе усилителя изменяется и магнитоэлектрический преобразователь вновь компен­сирует усилие F. Функции органа сравнения и одновременно чувствительного элемента в датчике выполняет рычаг Р, а промежуточ­ного преобразователя — трансформаторный преобразователь ТП. Второй промежуточный преобразователь в схеме отсутствует, так как ток I на выходе усилителя У используется непосредственно как выходной сигнал и как сигнал, управляющий работой элемента обратной связи. В качестве элемента обратной связи служит маг­нитоэлектрический преобразователь МЭП. Выходной преобразова­тель в этом датчике не предусмотрен. Ток I сразу поступает на вход следующего за датчиком устройства (на схеме это резистор на­грузки R_н).

Датчики с компенсацией усилия обладают минимальным поро­гом чувствительности и позволяют легко изменять соотношение измерительного и уравновешивающего усилий простой настройкой передаточного отношения плеч рычага.

Следует отметить, что наряду с высокой точностью измерения компенсационные датчики имеют и определенные недостатки: бо­лее сложную схему, нескомпенсированность аддитивных погрешно­стей.