Файл: Эрлер, В. Электрические измерения неэлектрических величин полупроводниковыми тензорезисторами.pdf

сравнению со стрелочными приборами (погрешности порядка 0,1% и ниже), а с другой стороны, наряду с цифровой регистра­ цией результатов измерений предусмотрена возможность авто­ матического ввода этих результатов в ЭВМ с целью дальнейшей обработки. Цифровые измерительные устройства благодаря ука­ занным преимуществам находят широкое применение как в научных исследованиях, так и в промышленности для автомати­ зации сбора и обработки данных измерений в целях рациона­ лизации производственных процессов.

Для подключения к безусилительным измерительным устрой­ ствам с полупроводниковыми ИП оказываются пригодными лю­ бые ЦВ и аналого-цифровые преобразователи напряжения, в которых обеспечен не менее чем трехразрядный десятичный от­ счет при входном напряжении 100 мВ. При этом разрешение достигает 0,1%, что в большинстве случаев оказывается вполне достаточным. Пригодными для этих целей оказываются и более точные — четырех- и пятиразрядные ЦВ. Ниже для сравнения приведены основные параметры некоторых пятиразрядных ЦВ различных типов, выпускаемых в социалистических странах:

Так как входное сопротивление перечисленных ЦВ превы­ шает 500 кОм, то при их использовании в описанных выше из­ мерительных установках с полупроводниковыми ИП на выходе последних включается внутреннее добавочное сопротивление R a — 1 кОм.

При использовании четырехразрядных ЦВ и проведении из­ мерений с соответственной погрешностью измерительную цепь необходимо градуировать таким образом, чтобы отсчет резуль­ татов соответствовал тысячным долям номинальных значений выходных сигналов ИП.

В пятиразрядных ЦВ можно, применяя соответствующий входной делитель напряжения, обеспечить отсчет непосред­ ственных значений измеряемых физических величин. Если, на­ пример, усилие динамометра с номинальным значением 200 кг преобразуется ИП в соответствующий электрический сигнал, то

MU 121 возрастает до 50 точек. При дальнейшем подключении дополнительных блоков управления и уравновешивания возмож­ ности опроса и коммутации еще более возрастают.

1...10

11. . . 20

2 1 - 3 0

31...40

41... 50

Фиг. 8.36. Блок-схема измерительного коммутатора MU121.

Описанный коммутатор можно использовать, например, в си­ стеме с универсальным измерительным устройством UM111, с измерительным прибором HLA111, соединенным с выходным самописцем, а также с измерительным устройством HLG101, имеющим усилитель, выходной аналого-цифровой преобразова­ тель и печатающее или перфолентное устройство.

Помимо перечисленных устройств, коммутатор используется также и в ряде других измерительных систем и устройств

(см. разд. 9).

На фиг. 8.36 представлена блок-схема коммутатора. Под­ ключение измерительных каналов осуществляется релейными элементами блоков AG111. Кроме релейных, эти блоки содержат элементы для уравновешивания мостовых схем ИП. Прочие элементы размещены в блоке управления.

8.5.1. Блок управления SG151

Блок SG151 предназначен для управления последователь­ ным переключением канальных релейных элементов блоков уравновешивания. В нем формируются управляющие сигналы, вырабатывается напряжение подогрева тензорезисторов, а в зависимости от обстоятельств также напряжение постоянного тока для питания мостовых схем ИП. С его помощью обеспе­ чивается градуировка блоков уравновешивания и подключение к ним измерительных каналов.

Шаговый искатель (переключатель) блока, помимо своего основного назначения — выбора измерительных каналов, мак­ симальное число которых достигает 50, — может использоваться также для коммутации однополярных управляющих сигналов напряжения низкого уровня и измерительных сигналов, если требования к точности их передачи не особенно высоки. Управ­ ление шаговым искателем осуществляется вручную внешним контактом или кнопкой и автоматически встроенным электрон­ ным тактовым генератором. В автоматическом режиме работы время одного измерения может задаваться равным от 0,2 до 15 с. На время каждого переключения вход усилителя закорачи­ вается контактами реле, так что регистратор вычерчивает при этом отчетливую нулевую линию. Вход усилителя остается ко­ роткозамкнутым и в том случае, когда не производится под­ ключения измерительного канала, т. е. когда данный канал не загружен. В этом случае можно включить «быстрый» режим работы, в результате чего незагруженные каналы быстро про­ пускаются с наибольшей скоростью переключения. Когда на входе устройства вновь появляется сигнал одного из каналов, происходит автоматическое переключение к нормальному режи­ му измерений.

Через 0,5 с после выбора соответствующего канала форми­ руется прямоугольный импульс, который используется для син­ хронизации работы и запуска цифрового вольтметра или пе­ чатающего устройства. В последнем случае обеспечивается ав­ томатическое протоколирование данных измерений, полученных в ходе полного цикла опроса. Если вместо печатающего устрой­ ства подключить ленточный перфоратор, данные измерений, за­ регистрированные на перфоленте, могут быть введены в ЭВМ для дальнейшей их математической обработки,

ему могут быть заданы следующие режимы: одноразовый цикл опроса, определенное число циклов опроса, автоматическое включение следующего блока управления после проведения од­ ного цикла опроса и многократный опрос по командам после­ довательно включаемых блоков управления.

При нечастом опросе точек измерений управление циклами опроса производится в соответствии с командами программного датчика времени.

Необходимый при высокоточных измерениях подогрев тен­ зометрических элементов мостового ИП в случае недостаточ­ ной мощности источника питания моста обеспечивается источ­ ником блока управления. Напряжение подогрева устанавли­ вается ступенями по 1 В в интервале 1—12 В.

В случае использования мостовых схем ИП на постоянном токе питание их может осуществляться также источником блока управления, напряжение которого при этом регулируется сту­ пенями от 2 до 12 В.

Наличие десяти калибровочных сигналов, помимо проведения градуировки, позволяет оценивать линейность передаточной характеристики установки в целом.

Посредством согласующего устройства одним блоком SG151 обеспечивается параллельное управление двумя — пятью уравновешивающими или переключательными блоками. Подоб­ ное параллельное управление целесообразно вводить в тех слу­ чаях, когда в измерительной системе используются различные ИП, значительно отличающиеся друг от друга по своей чув­ ствительности.

Все устройство может питаться также от батарей.

8.5.2. Блок уравновешивания AG111

Блок AG111 осуществляет переключение мостовых измери­ тельных каналов и их уравновешивание. К одному блоку могут подключаться до десяти точек измерений (фиг. 8.37). Через кон­ такты переключательных реле измерительный сигнал выбран­ ного канала передается на выход блока. Переключение реле происходит либо автоматически по командам блока управле­ ния, либо ручным коммутатором с внешним 12-вольтовым источ­ ником питания. Выбранный канал указывается индикаторной лампочкой. Каждый измерительный канал может быть урав­ новешен раздельно по схеме двойного моста (см. разд. 8.1.1). Положения ручек регулирования «грубо, средне, точно» соот­ ветствуют следующим значениям сопротивления и разбаланса полной мостовой схемы: