41.Датчики электронных информационных систем
Применение электроники позволяет расширить класс датчиков, используемых в информационных системах.
Для замера температуры нашли применение термопары, которые представляют собой соединение двух разнородных металлических проводников, главным образом, медь и константан, хромель-алюмель, хромель-копель. Величина ЭДС между концами проводов, образующих термопару, зависит от разности температур этих концов и температуры спая. Величина ЭДС, развиваемая термопарой, зависит только от температуры и материалов проводников, составляющих термопару. Зависимость ЭДС от температуры, например, в термопарах хромель-копель, хромель-алюмель, стандартизирована. Поскольку термопара является маломощным источником ЭДС, точность ее показаний может быть обеспечена только в комплекте с высокоомным приемником, практически не потребляющим тока во входной цепи. Для замера температуры применяются также кремниевые и интегральные датчики.
Зависимость сопротивления кремниевой пластинки Rt от температуры t довольно точно описывается зависимостью:
где R25 - сопротивление пластинки при 25 °С;
a и b - температурные коэффициенты;
a = 0,78*10-2 град-1 ; b = 1,84*10-5 град-1.
Т. обр., измен.сопротивл. кремниев. датчика от t нелинейно.
В интегральном датчике в качестве измеряемой величины используется напряжение перехода база-эмиттер кремниевого транзистора, которое в значительной мере зависит от температуры. Ток, протекающий через измерительный переход, стабилизируется электронным устройством. Обычно в датчик встраивается схема, усиливающая величину сигнала. Кремниевые датчики используются и для замера давления. Путем травления по тонкопленочной технологии на поверхности кристалла кремния формируется круглая диафрагма, на которую методом диффузии наносятся пленочные резисторы. Если к диафрагме прикладывается давление, сопротивление одних резисторов увеличивается, др. уменьшается, что и формирует с помощью мостовой схемы сигнал с датчика. Температурная зависимость сигнала таких датчиков требует компенсации.
Для измерения уровня топлива в баках применяется терморезистивный датчик. Ток через датчик стабилизируется. Сопротивление датчика, а следовательно, и напряжение на его выходе зависит от того, какая часть датчика находится в воздухе, а какая погружена в топливо, так как теплопроводность воздуха и топлива различны. Похожим способом измеряется уровень топлива по величине емкости между двумя электродами, помещенными в бак. Емкость изменяется по мере выработки топлива, так как диэлектрическая проницаемость воздуха и топлива различны. Однако такой способ замера требует подвода к датчику переменного напряжения.
Датчиком частоты вращения в электронных системах служит обычно система зажигания, частота следования импульсов которой связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя. В инф-ных системах исп-тся также индуктивные датчики или датчики Холла, подобные прим-ым в системе зажиг.
42.Устройство и работа магнитоэлектрических автомобильных устройств
В качестве магнитоэлектрических указателей на автомобилях наиболее распространены трехобмоточные логометры. Логометр имеет две обмотки L1 и L2, расположенные соосно, но намотанные встречно. Третья обмотка L3 перпендикулярна первым двум (рис. 5.6, а). Применение трех обмоток позволяет повысить точность логометра, так как расширяет возможности его шкалы до 120-160 градусов.
Рядом с обмотками располагается постоянный магнит, способный поворачиваться на своей оси, он устанавливается в направлении действия суммарной магнитодвижущей силы всех трех обмоток. Магнит соединен со стрелкой прибора.
Величина силы тока I2 в обмотках L2 и L3 постоянна, сила тока I1 в обмотке L1 изменяется с изменением сопротивления датчика Rд. Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток F1, F2 и F3 равны произведению сил тока соответствующих обмоток на число витков обмоток. МДС по вертикальной оси Fy создается только обмоткой L3 Fy= F3; МДС по горизонтальной оси Fx определяется разностью МДС F1 и F2, так как эти обмотки включены встречно Fx = F1 – F2. МДС F, по направлению которой устанавливается постоянный магнит, равна геометрической сумме Fy и Fx. На рис. 5.6, б представлена векторная диаграмма МДС для случаев, когда МДС F1 больше F2 (сопротивление датчика Rд мало, ток I1 велик) и F2 больше F1 (велико значение Rд и мало значение I1). По векторным диаграммам видно, что суммарная МДС поворачивается относительно горизонтальной оси в зависимости от величины сопротивления датчика влево или вправо, т.е. угол поворота магнита и связанной с ним стрелки прибора стремится к 180°. Все более находят распространение логометры с переключением обмоток электронной схемой, позволяющим расширить шкалу прибора почти до 360°.
К особым достоинствам логометра следует отнести независимость его показаний от величины напряжения питания, так как с ростом напряжения, например, токи всех обмоток, и следовательно, и их МДС возрастают пропорционально, так что суммарная МДС остается прежней.
Сопротивление температурной компенсации Rт выполняется из провода с малым температурным коэффициентом сопротивления (константан, манганин), оно практически не меняется с изменением температуры, и поскольку его величина значительно превышает суммарную величину сопротивления обмоток L2 и L3, ток и, следовательно, МДС этих обмоток становятся мало зависимы от температуры. Если обмотки выполнены из провода, сопротивление которого мало реагирует на температуру, то Rт отсутствует. На рис. 5.8 представлена конструкция логометра. Магнит может поворачиваться вокруг своей оси, на корпус которой закреплена стрелка. Обмотки намотаны на пластмассовый каркас магнита.
Возврат стрелки в нулевое положение при отключении прибора происходит за счет силы притяжения магнита к небольшому неподвижному магниту, встроенному в нижнюю половину каркаса.
Кроме логометров, на автомобилях особенно в качестве вольтметров и амперметров, используются общепромышленные конструкции магнитоэлектрических указателей с неподвижной катушкой, воздействующей на поворотный магнит, соединенный со стрелкой или неподвижным магнитом и поворотной катушкой.
