3-Mavzu. Mexanik kattalik datchiklari. Rotorni nisbiy kengayishini aniqlovchi datchiklar. Ularning ishlash tamoyili. Reja

3-Mavzu. Mexanik kattalik datchiklari. Rotorni nisbiy kengayishini aniqlovchi datchiklar. Ularning ishlash tamoyili.


Reja:

1. 
   Mexanik kattaliklarni o'lchash
   
2. 
   Deformatsiya mexanik kuchlanish va aylantiruvchi momentni o'lchash
   
3. 
   Tezlikni o'lchash
   
4. 
   

Mexanik kattaliklarni o'lchash
Mexanik kattaliklarni elektr vositalar yordamida o'lchash prinsiplari asosida
mexanik va elektr zanjirlarni o'zaro bog'lovchi fizik effektlar yotadi. Ayrim
paytlarda mexanik kattaliklar avval magnit, optik, gidravlik va boshqa fizik tabiatli zanjirlar kattalik yoki parametrlariga o'zgartirilib, keyin elektr zanjirlari
kattaliklariga o'tkaziladi. Masalan, tenzodatchiklar yoki pezodatchiklarda
o'lchanayotgan mexanik kattalik bevosita elektr katalikka o'zgartirilsa, magnit
elastik datchiklarda mexanik kattalikning o'zgarishi avval magnit zanjiri
parametrining o'zgarishiga, keyin esa u orqali elektr zanjiri parametrining
o'zgarishiga olib keladi va hokazo.
Deformatsiya mexanik kuchlanish va aylantiruvchi momentni o'lchash
Deformatsiya aksariyat hollarda tenzorezistorlar yoki pezometrik
o'zgartgichlar yordamida o'lchnadi. Simli va folgali tenzorezistorlar l /l 1,5%
gacha bo'lgan deformatsiyalarni elektr signalga o'zgartirishda qo'llaniladi. Biror o'q
bo'ylab ta'sir qilayotgan mexanik kuchlanishni o'lchashda shu o'q bo'ylab bitta
tenzorezistor yelimlanadi. Bunda o'zgartirish funksiyasi quydagicha aniqlanadi:

bu yerda EM - materialning elastiklik moduli, ST - tenzorezistor sezgirligi.
Deformatsiyani tenzorezistor yordamida o'lchashda haroratni o'zgarishi
hisobidan yuzaga keladigan xatolik ancha katta qiymatga ega bo'ladi. Bu xatolikni
kamaytirish maqsadida tenzorezistorlar ko'prik sxemasiga differensial ulanadi (4.25
- rasm).

Bitta tenzorezistorni deformatsiya ta'sirida ob'ektning cho'ziladigan qismiga,
boshqasini uning siqiladigan qismiga yopishtirilishi va ularni differensial sxema
bo'yicha ulanishi haroratni o'zgarishi tufayli yuzaga keladigan xatolikni
kompensatsiyalash imkonini beradi va o'lchash sezgirligini sezilarni 2 martaga
oshiradi. Bunda tenzorezistorlar ko'prikning yonma-yon yelkalariga ulanadi.
Ko'prikka beriladigan manba kuchlanishining qiymati tenzorezistorlar iste'mol qila
oladigan kuvvatning ruxsat etilgan qiymati bilan chegaralanadi va u ko'pincha 2-12
V ni tashkil etadi. Tenzorezistorlar qarshiliklarining nisbiy o'zgarishi uncha katta
bo'lmaganligi sababli ko'prikning o'lchash diagonalidagi kuchlanish nisbatan kichik
qiymatga ega bo'ladi. Masalan, simli tenzorezistorlar ulangan ko'prikning chiqish
signali 10-50 mV dan oshmaydi. Shuning uchun ham ko'prik sezgirligini oshirish
mAqsadida unga impul sli kuchlanish beriladi. Ushbu usul yordamida ko'prik
sezgirligi Q marta oshirilishi mumkin, bu yerda Q - impul s chuqurligi.
Tenzorezistorlarni muvozanatlanmagan ko'prik sxemalari ulash va o'lchash
zanjiriga kuchaytirgichlardan foydalanish asosida o'lchash sezgirligini oshirish juda
keng qo'llaniladi (4.26 - rasm).

Simli tenzorezistorlar qarshiliklarining nisbiy o'zgarish diapazoni torligi sababli
muvozanatlanmagan ko'prik o'zgarish funksiyasi nochiziqligini hisobga olmasa ham bo'ladi. Yuqoridagi sxemaga ko'ra R1 va R2 tenzorezistorlar o'zgaruvchan
kuchlanish manbaidan ta'minlanayotgan ko'prik K yelkalariga ulangan. Ko'prikning
chiqish signali kuchaytirgich K orqali demodulyator (sinxron detektor) D ga
beriladi. Sinxron detektor D yordamida o'lchanayotgan kattalik chastotasiga mos
signal hosil qilingandan so'ng u filtr F orqali o'lchash asbobi O'A ga beriladi.
Muvozanatlanmagan ko'prik o'zgaruvchan kuchlanish manbaidan
ta'minlanayotganligi bois o'lchash zanjirida paydo bo'ladigan parazit sig'imlarni
hisobga olishga kerak bo'ladi. Masalan, tenzorezistorlar metalldan yasalgan
ob'ektga yelimlanganda tenzorezistor bilan metall orasidagi parazit sig'im 10-100
pkF ni tashkil etadi. Shuning uchun ham ko'prikda aktiv va reaktiv parazit
qarshiliklarni kompensatsiyalash nazarda tutilgan bo'ladi. Chastota bo'yicha
ajratuvchi kuchaytirgichlar va sinxron detektorlarni qo'llanishi o'lchash qurilmasini
tashqi xalaqitlarga chidamliligini bir muncha oshiradi.
So'ngi paytlarda mikroelektronika qurilmalarini tez suratlar bilan
takomillashayotganligi munosabati bilan o'zgarmas tok ko'prigidan foydalanishga
katta e'tibor berilmoqda. Ayrim holatlarda kvazi (tenzoko'prik chiqish toki
qo'shimcha manba toki bilan) muvozanatlangan ko'priklar qo'llanilmoqda.
Mexanik kuchlanish pezoelektrik o'zgartkichlar yordamida o'lchanganda
pezoelementlar o'zgartgich korpusiga shunday joylashtiriladiki, bunda korpus ichki
yoqlarida bir xil ishorali EYuK hosil bo'ladi (4.27 - rasm).

Bu EYuK metall tagliklar orqali kuchaytirgich kirishiga beriladi.
Pezoelementlarda zaryadlar faqat o'zgaruvchan mexanik kuchlanish ta'sirida paydo bo'lishi mumkinligi sababli ular yordamida 10 Gs dan 80000 Gs gacha bo'lgan chastotali mexanik ta'sirlarni o'lchash mumkin bo'ladi. Mexanik kuchlanishni o'lchashda magnit elastik o'lchash o'zgartgichlaridan ham keng foydalaniladi. 4.28 - rasmda prof. Zaripov M.F. va dots. Kaptsov A.V. tomonidan
taklif etilgan magnit elastik datchik konstruktiv sxemasi keltirilgan.

Datchik П - simon magnit o'tkazgich 1, uning asosida joylashtirilgan qo'zg'atuvchi 2 va o'lchash 3 chulg'amlari, qo'shimcha chulg'amlar 4, kommutator 5, Ш - simon qutb nakonechniklari 6 va 7, nakonechniklarning o'rta 8 va 9, chetki 10 va 11 o'zaklaridan tashkil topgan. Qo'shimcha chulg'amlar 4 o'rta o'zaklar 8 va 9 larga o'ralgan bo'lib, 6,7 va 10,11 nakonechniklar yuzasi bir xil qilib tanlanadi. O'lchash asbobi 13 o'lchash zanjiri 3 ga ulanadi.
Datchik quydagicha ishlaydi:
Magnit o'tkazgich 1 mexanik kuchlanish ta'sirida bo'lgan ob'ekt 12 yuzasiga o'rnatiladi. Bunda ob'ekt magnit singdiruvchanligi undan o'tayotgan magnit oqimi kattaligiga bog'liq ravishda o'zgaradigan materialdan yasalgan bo'lishi lozim. Qo'zg'atuvchi chulg'am 2 ga o'zgaruvchan kuchlanish beriladi. O'lchash ikki bosqichda olib boriladi. Birinchi bosqichda qo'shimcha cho'lg'amlarda o'rnatilgan kontaktlar 5 ochiq bo'lib qo'zg'atuvchi chulg'am tokidan hosil bo'lgan magnit oqimi qutb nakonechniklarining barchasidan o'tadi. O'lchash chulg'amida induksiyalangan EYuK E1 o'lchash asbobi 13 yordamida qayd etiladi. O'lchashning ikkinchi bosqichida kontaktorlar 5 qo'shimcha chulg'amlar 4 ni qisqa tutashtiradi va ular 8 va 9 nakonechniklardan o'tadigan magnit oqimlari uchun ekran vazifasini bajaradi, ya'ni bu nakonechniklardan magnit oqimi deyarli o'tmaydi. Buning natijasida
magnit oqimi yo'lidagi havo oralig'ining yuzasi kamayadi, magnit qarshiligi esa
ortadi. Ikkinchi o'chashda o'lchash asbobi 13 E2 EYuK ni qayd etadi. E1  nE2 farq
detal 12 magnit qarshiligi qiymatiga proporsional bo'ladi, bu yerda n - qutb
nakonechnigi umumiy yuzasining uning chekka qismlari 10 va 11 yuzalariga
nisbati.
Shunday qilib, yuqorida bayon etilgan mexanik kuchlanish datchigi ko'rsatishi
uning qutb nakonechniklari bilan mexanik kuchlanish ta'sirida bo'lgan ob'ekt
o'rtasidagi havo oralig'i kattaligining o'zgarishiga bog'liq bo'lmaydi. Masalan,
magnit o'tkazgichi ferritdan yasalgan va qutb nakonechniklari orasidagi masofa 40
mm hamda n  2 ga teng bo'lgan magnit elastik datchik havo oralig'ining o'zgarishi
natijasidagi xatoligi avval mavjud datchiklarnikiga nisbatan 2,5 marta kam bo'ladi.