.01-3006

Рис. 18-47. Декадный счетчик с обратными связями. Цепи обратной связи вступают в действие с приходом восьмого импульса. При этом перебрасывается четвертая ячейка (левый триод открывается, а правый закрывается). Одновременно вторая ячейка приходит в состояние, соответствующее открытому состоянию лампы Лз. При поступлении десятого импульса устройство благодаря действию Диода Л,з приходит в исходное состояние. Ключ К кратковременно замыкается для сброса показаний.

Выд

Рис. 18-48. Пересчетная схема на транзисторах с коэффициентом пересчета, равным 8.

Наибольшую разрешающую способность должны иметь первые один-два триггера.

Пересчетные ячейки могут соединяться не только последовательно. Иногда они объединяются в замкнутую кольцевую схему. Кольцевые пересчетные ячейки строятся чаще всего на небольшие коэффициенты деления.

В практике часто возникает задача де1ить частот следования импульсов на 10, 10 и т. д. В этом случае используются декадные счетчики.

Декадньп! счетчик с обратными связями (рис. 18-47)

состоит из четырех ячеек, между которыми есть две цегеи обратной связи; с четвертой на вторую (j) и с четвертой на первую (Л]з). Возврат схемы в исходное состояние (все правые триоды открыты) производится кратковременным замыканием ключа К- Пример декадного счетчика на транзисторах дан на рис. 18-48.

Возможны также другие варианты обратных связей в декадном -счетчике.

Для пересчета импульсов в практике используются также схемы на специальных электронных приборах (например, декатронах).

-ГЛАВА ДЕВЯТНАДЦАТАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

19-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Современная электроизмерительная техника располагает совершенными и удобными в экспериментальном отношении методами измерений электрических величин, таких, как ток и напряжение, индуктивное, емкостное и омическое сопротивления электрической цепи, фаза и частота переменной э. д. с. и т. п. Благодаря существен-ным преимуществам электрических методов измерений (высокая точность и чувствительность, обеспечение дистан-цнонности измерений и пр.) за последнее время все более широкое распространение получают косвенные методы измерений, заключающиеся в однозначном преобразовании измеряемой незлектрической величины в электрическую с последующим определением последней.

Преобразование неэлектрических величин в электрические осуществляется с помощью устройств, которые принято называть датчиками или преобразователями. Тип и конструкция датчика определяются необходимым преобразованием, т. е. преобразуемой входной неэлектрической и выходной электрической величинами, а также условиями его работы.

Входными неэлектрическими величинами датчиков могут быть механические величины (линейные и угловые перемещения, скорость, ускорение, сила и моменты сил, упругость, частота колебаний, размеры, вес и объем различных тел), физические величины (температура, количество тепла, теплоемкость, тепловое сопротивление, магнитные свойства материала, цвет, освещенность, световой поток, сила света, интенсивность излучения), химические величины (концентрация вещества и его количество) и органические величины (связанные с физиологическими процессами).

Выходными электрическими величинами датчиков обычно являются активное, индуктивное или емкостное сопротивления, ток, э. д. с или падение напряжения, частота и фаз'а переменного тока.

Важнейшей характеристикой всех типов датчиков является их чувствительность S, определяемая как отношение приращения выходной величины АА1 датчика к соответствующему приращению входной величины АН,

ДМ

- длГ

Чувствительность датчиков с линейной зависимостью выходной величины от входной является величиной постоянной. У нелинейных датчиков чувствительность изменяется с изменением входной величины.

Датчик должен обеспечивать возможность получения непрерывной зависимости выходной величины от измеряемой входной, достаточную чувствительность и необходимую точность преобразования, необходимый диапазон изменений измеряеаюй величины, удобное согласование с измерительной аппаратурой. Он не должен оказывать существенного обратного влияния на измеряемую неэлектрическую величину и должен быть малоинерционным.

Электрическая величина на выходе датчика, характеризующая входную неэлектрическую величину, должна быть преобразована с помощью измерительной схемы в наиболее удобный для измерения вид. На выходе измерительной схемы электрическая величина измеряется с помощью измерителя, роль- которого может выполнять электрический прибор или другое устройство, выполняющее измерительные функции. Таким образом, электрический прибор для измерения неэлектрической величины

в общем случае состоит из датчика, измерительной схемы и измерителя. Он может быть использован как самостоятельный прибор или же как составная часть системы автоматического регулирования различных процессов.

19-2. ОМИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Реостатные датчики

Реостатный датчик представляет собой переменное сопротивление (рис. 19-1, а), подвижной контакт которого механически связан с объектом преобразуемого перемещения (линейного или углового). Выходной электрической величиной такого датчика является омическое сопротивление.

Л

Вых

Рис. 19-1. Схемы реостатных датчиков.

с - реостатный датчик; б - потенциометрический датчик; в - потенциометрический датчик, фиксирующий величину и направление перемещения; г - потенциометрический датчик удвоенной чувствительности, фиксирующий величину и направление перемещения.

Часто реостатный датчик включается в электрическую цепь делителем напряжения. В этом случае его называют потенциометрический датчиком. Выходной величиной такого датчика будет падение напряжения между подвижным и одним из неподвижных контактом (рис. 19-1, б).

Зависимость выходного напряжения i/gbix от величины перемещения подвижного контакта а соответствует закону изменения сопротивления вдоль потенциометра между неподвижным и подвижным контаетами. У потенциометров с линейно изменяющимся сопротивлением выбор неподвижного контакта не влияет на закономерность изменения выходного напряжения. .У потенциометров же с нелинейной законо.мерностью изменения сопротивления при смене положения неподвижного контакта меняется и закономерность изменения выходного напряжения датчика.

В тал. 19-1 приведены выражения и графики для законов изменения выходного напряжения для трех типов потенциометров (линейных, показательных и логарифмических) при неподвижном контакте одного или другого конца потенциометра.

В обычно используемых датчиках с линейно изменяющимся сопротивлением выходное напряжение изменяется пропорционально величине смещения скользящего кон-тaктa

Чувствительность такого потенциомегрического датчика определяется выражением

БЬТХ 0

Таблица 19-1

Зависимость выходного напряжения потенциометрическнх датчиков от смещения подвижного контакта и выбора

положения неподвижного контакта

Выходное напряжение

Закон изменения сопротивлени я

Логарифмический

lg(l + л) lg(l + амакс)

и бых - to

1 + мак

Ч~ Имакс С^п lg(l +амакс)

Показательный

и^ы. = и,

1КС J

е макс(1 е е макс 1

Она может быть повышена за счет увеличения питающего напряжения Ug. Предел увеличения чувствительности определяется допустимой мощностью рассеяния на сопротивления датчика Рмакс^

5макс -

У^Рмакс-п с^макс

При больших величинах сопротивления датчика Rq предел увеличения чувствительности ограничивается электрической прочностью конструкции датчика.

Чувствительность реостатных датчиков сравнительно невелика и составляет 3-5 в/мм. Точность преобразования с помощью реостатного датчика зависит от стабиль-

ности питающего напряжения, точности изготовления* сопротивления датчика, его телшературной стабильности и других факторов. Она может быть достаточно высокой (до 0,5%).

Для намотки реостатных датчиков могут использоваться материалы, указанные в табл. 19-2.

Достоинствами реостатных датчиков являются их высокая стабильность и точность преобразования, простота конструкции, малый вес и габариты, возможность питания постоянным и переменным током, простота регулировки. Наличие подвижного контакта ограничивает срок службы ЯатчикоБ н ухудшает надежность их работы.

Реостатные Датчики используются в системах автоматического регулирования, счетно-решающих н других