Расчет основных характеристик сенсорных устройств. Шаров М.К - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

12
Рассмотрим мостовую схему, где один из резисторов представляет собой
пассивный датчик резистивного типа с исходным сопротивлением R
0
. Все
остальные резисторы одинаковы и имеют постоянные сопротивления, также
равные R
0
. Если на сенсор не действует измеряемая величина, то мост
находится в равновесии v
d
= 0. Как только сопротивление сенсора изменится
под действием измеряемой величины, то наступит разбаланс моста, и
возникнет некоторое напряжение v
d
≠ 0, которое и является выходным
сигналом измеряемым потенциометром. Таким образом реализуется первое
преимущество - отсутствие постоянной составляющей сигнала при нулевом
значении измеряемой величины.
Пусть резистор R
2
является сенсором, который под действием
измеряемой величины изменил свое сопротивление на ∆R и стал равным R
0
+
∆R. Тогда напряжение разбаланса будет :
vV
RRRR
RRRR
V
R
RR
d
=
+−
++
=
+
0
000
2
000
0
0
242
()
()
∆
∆
∆
∆
Если R
0
» ∆R, то данную формулу можно записать в виде:
vV
R
R
d
=
0
0
4
∆
Если зависимость ∆R от измеряемой величины близка к линейной, то в
соответствии с этой формулой можно реализовать 2-е преимущество мостовых
схем , т.е. выходной сигнал является линейной функцией от измеряемой
величины.
Однако реальная ситуация осложняется тем , что на сенсор действует не
только измеряемая величина, но и другие влияющие величины. Кроме того ,
при самонагреве происходит изменение сопротивления остальных сенсоров,
причем эти изменения могут быть не одинаковыми. В результате действия всех
этих факторов напряжение разбаланса перестает строго соответствовать
измеряемой величине.
Пусть все четыре исходных сопротивления R
0
изменились
соответственно на: ∆R
1
, ∆R
2
, ∆R
3
, ∆R
4
и стали равными: R
0
+ ∆R
1
, R
0
+ ∆R
2
, R
0
+ ∆R
3
, R
0
+ ∆R
4
. 
                                          12
      Рассм о трим м о сто вую сх ем у, гдео дин из резисто ро в представляет со бо й
пассивн ый датчик резистивн о го типа с исх о дн ым со про тивлен ием R0. В се
о стальн ые резисто ры о дин ако вы и им еют по сто ян н ые со про тивлен ия, такж е
равн ые R0. Е сли н а сен со р н е дей ствует изм еряем ая величин а, то м о ст
н ах о дитсяв равн о весии vd = 0. Как то лько со про тивлен ие сен со ра изм ен ится
по д дей ствием        изм еряем о й   величин ы, то    н аступит разбалан с м о ста, и
во зн икн ет н еко то ро е н апряж ен ие vd ≠ 0, ко то ро е и является вых о дн ым
сигн ало м изм еряем ым по тен цио м етро м . Т аким о бразо м реализуется перво е
преим ущ ество - о тсутствие по сто ян н о й со ставляющ ей сигн ала при н улево м
зн ачен ии изм еряем о й величин ы.
      П усть резисто р R2 является сен со ро м , ко то рый             по д дей ствием
изм еряем о й величин ы изм ен илсво е со про тивлен ие н а ∆R и сталравн ым R0 +
∆R. Т о гда н апряж ен иеразбалан са будет:
                 ( R0 + ∆R) R0 − R02          ∆R
      vd = V0                        = V0
                ( R0 + R0 + ∆R) 2 R0      4 R0 + 2 ∆R
      Е сли R0 » ∆R, то дан н ую фо рм улу м о ж н о записатьв виде:
                ∆R
      vd = V0
                4 R0
      Е сли зависим о сть ∆R о т изм еряем о й величин ы близка к лин ей н о й , то в
со о тветствии с это й фо рм уло й м о ж н о реализо вать2-епреим ущ ество м о сто вых
сх ем , т.е. вых о дн о й сигн ал является лин ей н о й фун кцией о т изм еряем о й
величин ы.
      О дн ако реальн аяситуацияо сло ж н яетсятем , что н а сен со р дей ствует н е
то лько изм еряем аявеличин а, н о и другие влияющ ие величин ы. Кро м е то го ,
при сам о н агреве про исх о дит изм ен ен ие со про тивлен ияо стальн ых сен со ро в,
причем эти изм ен ен иям о гут бытьн ео дин ако вым и. В результатедей ствиявсех
этих факто ро в н апряж ен ие разбалан са перестает стро го со о тветство вать
изм еряем о й величин е.
      П усть     все       четыре      исх о дн ых   со про тивлен ия R0   изм ен ились
со о тветствен н о н а: ∆R1, ∆R2, ∆R3, ∆R4 и стали равн ым и: R0 + ∆R1, R0 + ∆R2, R0
+ ∆R3, R0 + ∆R4.

Страницы