Schémas de connexion des capteurs

Schémas de raccordement des capteurs, plus communément appelés circuits de mesure, sont conçus pour convertir la valeur de sortie du capteur, et dans la plupart des cas, il s'agit d'un changement de leur résistance interne, en une valeur plus pratique pour son utilisation ultérieure. En règle générale, il s'agit d'un courant électrique ou d'une variation de tension qui peut être déterminé directement à l'aide d'un appareil de mesure électrique ou, après avoir été amplifié, transmis à un actionneur ou à un appareil d'enregistrement approprié.

À ces fins, les schémas de commutation suivants sont largement utilisés :

• cohérent,

• chaussée,

• différentiel,

• compensatoire.

Schéma de circuit séquentiel se compose d'une source CC ou CA, du capteur Rx lui-même, d'un appareil de mesure ou d'un mécanisme d'entraînement direct, et généralement d'une résistance supplémentaire Rd qui limite le courant dans ce circuit (Fig. 1). Un tel circuit de commutation n'est le plus souvent utilisé qu'avec des capteurs à contact pour lesquels Rx = 0 ou Rx = ?.

Riz. 1. Circuit série pour connecter les capteurs

Parce que lorsque vous travaillez avec d'autres capteurs dans le circuit de l'appareil de mesure, un courant électrique déterminé par l'expression I = U /(Rx + Rd) circule toujours, et un léger changement de la résistance interne du capteur entraîne un très petit changement dans ce courant. En conséquence, la section minimale de l'échelle de l'appareil de mesure est utilisée et la précision de la mesure est pratiquement réduite à zéro. Par conséquent, pour la plupart des autres capteurs, des circuits de mesure spéciaux sont utilisés, ce qui augmente considérablement la sensibilité et la précision de la mesure.

Le plus couramment utilisé montage en pont commutation, dans laquelle un et parfois plusieurs capteurs sont connectés d'une certaine manière avec des résistances supplémentaires dans un quadrilatère (le soi-disant Pont Winston), qui a deux diagonales (Fig. 2). L'une d'elles, appelée diagonale de puissance a-b, est destinée à connecter une source continue ou alternative, et l'autre, diagonale de mesure c-d, comprend un appareil de mesure.

Riz. 2. Circuit en pont pour connecter les capteurs

Si les produits des valeurs de résistance des côtés opposés du quadrilatère (bras de pont) sont égaux Rx x R3 = R1NS R2 les potentiels des points c et d seront égaux et il n'y aura pas de courant dans la diagonale de mesure. Cet état du circuit en pont est communément appelé équilibre du pont, c'est à dire. le circuit en pont est équilibré.

Si la résistance du capteur Rx change en raison d'une influence extérieure, l'équilibre sera perturbé et un courant proportionnel à la variation de cette résistance traversera l'appareil de mesure. Dans ce cas, le sens de ce courant indique comment la résistance du capteur a changé (augmenté ou diminué).Ici, avec un choix approprié de la sensibilité de l'appareil de mesure, tout cela échelle de travail.

Le circuit en pont considéré est appelé déséquilibré, car le processus de mesure a lieu à déséquilibre pont, c'est-à-dire déséquilibre. Un circuit en pont déséquilibré est le plus souvent utilisé dans les cas où la résistance du capteur sous l'influence de forces externes peut changer très rapidement par unité de temps, mais alors au lieu d'un appareil de mesure, il est plus opportun d'utiliser un appareil d'enregistrement qui enregistrera ces changements.

Il est considéré comme plus sensible circuit en pont équilibré, dans lequel un rhéostat de mesure spécial R (Fig. 3), équipé d'une échelle et appelé rhéocorde dans la technique de mesure, est en outre relié à deux bras adjacents.

Riz. 3. Circuit en pont équilibré

Lorsque vous travaillez avec un tel circuit, à chaque changement de la résistance du capteur, le circuit en pont doit être rééquilibré avec le curseur inclus, c'est-à-dire tant qu'il n'y a pas de courant dans la diagonale de mesure. Dans ce cas, la valeur du paramètre mesuré (changement de la valeur de résistance du capteur) est déterminée par une échelle spéciale qui est équipée de cet enregistrement et calibrée en unités de la valeur mesurée par le capteur.

La plus grande précision du pont équilibré s'explique par le fait qu'il est plus facile de déterminer le manque de courant dans l'appareil de mesure que de mesurer directement sa valeur, et l'équilibrage du pont dans de tels cas, en règle générale, est effectué à l'aide d'un moteur électrique spécial commandé par le signal de déséquilibre du circuit en pont.

Les circuits en pont pour les capteurs de commutation sont considérés comme universels, car ils peuvent être alimentés en courant continu et alternatif, et surtout, plusieurs capteurs peuvent être connectés à ces circuits en même temps, ce qui contribue à augmenter non seulement la sensibilité, mais aussi le précision de mesure.

Circuit différentiel l'inclusion de capteurs est construite à l'aide d'un transformateur spécial alimenté par un réseau à courant alternatif, dont l'enroulement secondaire est divisé en deux parties identiques. Ainsi, dans ce circuit (Fig. 4), deux circuits adjacents sont formés, chacun ayant sa propre boucle de courant I1 et I2. Et la valeur du courant dans l'appareil de mesure est déterminée par la différence de ces courants, et si les résistances du capteur Rx et de la résistance supplémentaire Rd sont égales, il n'y aura pas de courant dans l'appareil de mesure.

Riz. 4. Circuit de commutation du capteur différentiel

Lorsque la résistance du capteur change, un courant proportionnel à cette variation va traverser l'appareil de mesure, et la phase de ce courant va dépendre de la nature de la variation de cette résistance (augmentation ou diminution). Seul le courant alternatif est utilisé pour alimenter le circuit différentiel, et il est donc plus approprié d'utiliser des capteurs réactifs (inductifs ou capacitifs) comme capteurs.

Il est particulièrement pratique d'utiliser un tel circuit de commutation lorsque vous travaillez avec des capteurs différentiels inductifs ou capacitifs. Lors de l'utilisation de tels capteurs, non seulement l'amplitude du mouvement, par exemple, du noyau ferromagnétique (Fig. 5), mais également la direction de ce mouvement (son signe) sont enregistrées, à la suite de quoi la phase de l'alternance courant traversant l'appareil de mesure, change.Cela augmente encore la sensibilité de la mesure.

Riz. 5. Schéma de raccordement d'un capteur différentiel inductif

Il convient de noter que pour augmenter la précision de la mesure, dans certains cas, d'autres types de circuits de mesure similaires sont utilisés, par exemple, circuits différentiels équilibrés… Ces circuits comprennent soit un accord répété, soit un autotransformateur de mesure spécial avec une échelle spéciale, et le processus de mesure avec de tels circuits est similaire aux mesures avec un circuit en pont équilibré.

Régime de compensation l'inclusion de capteurs est considérée comme la plus précise de toutes celles discutées ci-dessus. Son fonctionnement est basé sur la compensation de tension de sortie ou EMF. un capteur qui lui est égal en termes de chute de tension dans le rhéostat de mesure (rhéocorde). Seule une source CC est utilisée pour alimenter le circuit de compensation et elle est principalement utilisée avec des capteurs de générateur CC.

Regardons le fonctionnement de ce circuit en utilisant l'exemple de l'utilisation d'un thermocouple comme capteur (Fig. 6).

Riz. 6. Circuit de compensation pour l'enclenchement du capteur thermoélectrique

Sous l'action de la tension appliquée U, un courant traverse le rhéostat de mesure, ce qui provoque une chute de la tension U1 dans la section du rhéostat depuis sa sortie gauche vers le moteur. En cas d'égalité de cette tension et des thermocouples EMF, il n'y aura pas de courant dans le glucomètre.

Si la valeur du capteur emf change, il est nécessaire d'obtenir à nouveau l'absence de ce courant à l'aide du curseur du curseur. Ici, comme dans le circuit en pont d'équilibre, la valeur du paramètre mesuré, dans notre cas la température (thermocouple fem) est déterminé par l'échelle du fil coulissant, et le mouvement de son moteur est effectué, le plus souvent, également à l'aide d'un moteur électrique spécial.

La grande précision du circuit de compensation est due au fait que lors de la mesure, l'énergie électrique générée par le capteur n'est pas consommée, puisque le courant dans le circuit de son inclusion est nul. Ce circuit peut également être utilisé avec des capteurs paramétriques, mais une source de courant continu supplémentaire est alors nécessaire, qui est utilisée dans le circuit d'alimentation du capteur paramétrique.