точки, отделяющей дробную часть числа, чтобы она располагалась слева от младшей значащей цифры. Тогда 1.000 будет представляться в виде 100.0. В некоторых вольтметрах предусмотрена возможность установки положения точки; поэтому, если будете покупать вольтметр, не забудьте об этом. Положение точки, отделяющей дробную часть числа, устанавливается путем заземления соответствующего вывода на разъеме.

Трудно переоценить важность правильного выбора масштабного коэффициента. Если выбрать диапазон напряжения таким образом, чтобы его цифровое представление совпадало с цифровым представлением диапазона измеряемого параметра, то можно использовать обычный вольтметр и исключается необходимость какой-либо интерпретации его показаний и необходимость специальной шкалы вольтметра. При этом появляется возможность непосредственного применения цифровых вольтметров. Для создания специальной шкалы на цифровом вольтметре необходимо прибегать к помощи аналоговой или цифровой схемы, предназначенной для преобразования результата. Если этого не сделать, будут появляться странные показания, и пользователю придется делать перевод «в уме». Я хочу рассказать вам о системе разбрызгивания с сервоприводом, которой пользовался один крупный биофизик. Для нее конструктор выбрал масштабный коэффициент 2 В =40 тор (50 мВ/тор). Причиной такого выбора послужило то, что сигнал такой амплитуды нужен был для сервоусилителя, включенного после усилителя давления. Но тот же самый сигнал поступал на цифровой вольтметр для отображения, поэтому пользователю приходилось кое-что подсчитывать «в уме». Если бы в эту схему поставили простой операционный усилитель с коэффициентом усиления 2, то проблема была бы устранена, так как масштабный коэффициент стал бы равен 4 В = 40 тор (100 мВ/тор). При этом цифры (т. е. 4 и 0), представляющие максимальное давление, представляли бы также максимальное напряжение. Помните, что ваша репутация как конструктора пострадает, если вы не будете заботиться о том, чтобы вашими приборами было легко и удобно пользоваться.

Логометрические измерения

В тех случаях, когда требуется обеспечить высокую точность измерений, недопустимы никакие изменения потенциала возбуждения, так как они порождают изменения сигнала на выходе, не связанные с изменениями измеряемого параметра. Давайте еще раз рассмотрим гипотетический усилитель измерения давления из предыдущего примера. Подсчитаем ошибку, обусловленную изменением потенциала возбуждения. При давлении 100 тор на выходе датчика получим.

5В. 100 тор (5 мкВ/тор.В) = 2500 мкВ = 0,0025В. (11.7)

+SB пост, тот

Рис. 11.2. Использование аналогового делителя для устранения дрейфа, вызванного изменением потенциала возбуждения.

Если потенциал возбуждения изменится от 5 до 4,5 В, то напряжение на выходе изменится следующим образом:

4,5В. 100 тор (5 мкВ/тор.В) = 2250 мкВ = 0,00225В. (11.8)

Но масштабный коэффициент датчика равен 25 мкВ/тор, поэтому такое изменение трактуется как изменение давления на 10 тор. Оператор, работающий с прибором, и не подозревает, что изменение показания вызвано не действительным изменением измеряемого давления, а отклонением потенциала возбуждения от номинальной величины.

На схеме, приведенной на рис. 11.2, показан логометриче-ский усилитель сигналов мостового датчика, позволяющий существенно уменьшить влияние искажающих воздействий. В этой схеме выход тензометра усиливается в 10 раз усилителем Уь Это напряжение подается на выход X аналогового делителя. В приведенном примере передаточная функция делителя определяется следующим выражением:

£внх=10Х/7. (11.9)

Если напряжение с выхода усилителя У] подать на вход X делителя, а возбуждающее напряжение 5В - на вход Y, то на выходе делителя получим [используя уравнение (11.9)]:

для давления 100 тор,при £i = 5 В

£= 10:0=0,005В (11.10)

при £i = 4,5B

= 10-0.00225 0,005 в.

(11.11)

Обратите внимание, что при изменении потенциала возбуждения на 10% выходное напряжение не изменилось. Но не будем спешить использовать этот метод, ответим сначала на такой вопрос: «Вызовет ли действительное изменение измеряемого параметра изменение на выходе?» Конечно, глядя на уравнение (11.10) или (11.11), мы интуитивно чувствуем, что изменение на выходе должно быть, но для того, чтобы нас не в чем было упрекнуть, подсчитаем изменение на выходе, если вход делителя изменился на такую же величину, как в выражении (11.11), а напряжение возбуждения осталось равным 5 В. Эта ситуация описывается следующим выражением:

Двы.= -f 0,0045В. (11.12)

"Изменение давления на 10 тор вызвало изменение напряжения -на выходе на 500 мкВ; следовательно, наша система работоспособна. В данном случае масштабный коэффициент был бы равен

5 мкВ/10 тор = 50 мкВ/тор = 5 • 10-« В/тор. (11.13)

Если позаботиться об удобстве пользования прибором, то масштабный коэффициент на выходе системы нужно сделать таким, чтобы напряжение 1 В соответствовало давлению I тор. Тогда коэффициент усиления должен быть равен

Л„= 1000/5 = 200. (11.14)

Усилитель У1 нужен не всегда. Он используется для повышения напряжения с выхода датчика до значений, с которыми

может работать схема аналогового делителя. В большинстве случаев коэффициент усиления должен быть больше, чем .Лв = 10 (коэффициент, выбранный для нашего примера), так

как для большинства схем минимальный сигнал должен лежать

в диапазоне от 100 мВ до 1 В. Значение Av = lO взято просто

для примера.

Схемы возбуждения и усиления, работающие с сигналами переменного тока

Схемы переменного тока предназначены для создания возбуждающего сигнала переменного тока и для обработки результирующего сигнала переменного тока с выхода датчика. Хотя конкретные каскады могут существенно отличаться друг от друга, большинство выпускаемых в настоящее время усилителей более или менее соответствует схеме, представленной на рис. 11.3.

Сигнал возбуждения датчика представляет собой сбалансированный сигнал переменного тока, взятый относительно земли. На два вывода схемы моста подаются сигналы, сдвинутые от-