74
У
0
У
0
м
шыг
Δ
R
R
R
R
R
U
U
(2.48)
Осылайша жартылай өткізгішті сезімтал элементтері моделдеу үдерісінде
біз реттелген электрлік моделді оның құрылымын реттелгеннен нақтыланғанға
көшіре отырып, қысқартамыз.
Мұндай процедура моделдеу үдерісін қысқартуға және электротехниканың
теориялық негізі мен өлшеу тізбегінде [51,с.300] қолданылатын математикалық
аппаратты пайдалануға мүмкіндік береді, сонымен қатар Electronics Workbench
и Multisim, Еlcut секілді тиімді және көрнекі моделдеу бағдарламаларын
қолдануға да болады [53].
2.4 Көппараметрлі датчиктердің құрылымдық және технологиялық
ерекшеліктерін зерттеу және талдау
2.4.1 Төтенше оқиғаларды мониторингтеудегі қолданылатын физикалық
шамалар датчиктеріне қажетті техникалық шарттарды жобалау
Физикалық шамалар датчиктерінің құрылымдық және технологиялық
нақты талаптарын түйіндеу үшін, олардың қоршаған орта күйін бақылау және
мониторинг жүйелерінде қолданылатын көрсеткіштерін белгілейік:
1. Физикалық шамалар датчиктерінде өлшеу дәлдігі жоғары болуы керек.
2. Датчиктердің ток көзі күндіз күн панелінен және түнде орнатылған
аккумулятордан алынуы және алмасу автоматты не радиокоманда негізінде
жүзеге асуы тиіс.
3. Физикалық
шамалар
датчиктерінің
құрылымдық
орындалуы
герметикалық және вандалға қарсы болуы керек.
4. Ұзақ мерзімді жұмысты қамтамасыз ету үшін физикалық шамалар
датчиктері көп каналды, яғни бір каналда ақау болғанда да жұмысты
қамтамасыз ете алуы қажет.
5. Физикалық шамалар датчиктерінен алынатын ақпарат дәл болуы үшін,
оларда өзін–өзі тексеру элементі не бақылау орталығынан берілген белгілі бір
тестілік сигнал арқылы өзін–өзі тексеру мүмкіндігі болуы қажет.
6. Өлшеудің көпқызметтілігін қамтамасыз ете білуі, яғни бір датчикпен
әртүрлі типтес шамаларды, мысалы қысым және температура, температура
және ылғалдылық, және т.б. өлшеу мүмкіндігі.
7. Автономды ток көздерін қолдану режимінде жұмыс жасау үшін
физикалық шамалар датчиктерінің тұтынатын ток қуаты активті режимде аз
болуы және күту режимінде өте аз болуы қажет.
Физикалық шамалардың көпқызметті микроэлектронды қысым және
температура датчиктері үшін бұл шарттар мынадай түрлендірулерге алып
келеді [54]:
1. Қысым және температура каналдарының минималды өзара әсерлесуі;
2. Пьезосезімтал
және термосезімтал сенсорлық құрылымдардың
конструктивті сәйкестігі;
75
3. Күшке сезімтал және термосезімтал сенсорлық құрылымдарды құрау
үдерісінің технологиялық сәйкестігі;
4. Каналдардың ақпаратты–энергетикалық сәйкестігі.
Бірінші принцип қиылыс ақауларының пайда болу мүмкіндігін
анықтайды. Қиылыс ақауларын азайту келесі құрылымдық-технологиялық
шешімдерді қолдану көмегімен шешіледі [28,с.180]:
1. Күштік және жылу параметрлерін түрлендіру тәсілдерін таңдау
арқылы, онда ақпараттық параметрлер өзара корреляция болмайды немесе өте
әлсіз болады;
2. ПСЭ күш сезімтал (КСЭ) және жылу сезімтал элементті (ЖСЭ)
орналастыру мына түрде болады, жылу және деформация өрістерін орналасу
аймағында КСЭ және ЖСЭ сәйкес оқшаулау;
3. Арнаның кірісі мен шығысына киылыс ақауларын өткізбейтін, әрбір
арнада сүзгі қолдану;
4. Ақауларды өшіретін теріс кері байланысты қолдану (ТКБ)
2.4.2 Көпқызметті МЭД (КҚ МЭД) құраушыларын жасауда қолданылатын
құрылымдық шешімдер
КҚ МЭД құрылымдық және қалыптасу сызбаларын қарастырайық.
ТсПЭ-термосезімтал пьезоэлемент; ПМ – пьезорезистивті модуль, R
z
–
пьезорезистор, U
tx
- температураға тәуелді кернеу, J
п
қоректену тоғы, U
Px
қысымға
тәуелді кернеу, U
п
– қоректенетін кернеу, R
t
- терморезистор, R
3
–ығысу кедергісі, t
x
–
өлшенетін температура, Q
Px
қысым жинақтайтын заряд, Q
a
– жеделдету арқылы
жинақталатын заряд, U
б-э
– «б-э» көшудегі кернеу
Сурет 2.24 - КҚМЭД функционалды сызбасы: ЖПЭ-жұмысшы пьезоэлемент
2.24, а суретте екі арналы біріктірілген қысым мен температура
датчиктерінің сызбасы келтірілген, онда температура туралы ақпарат қоректену
76
тізбегіне жалғанған резистордан алынады, қысым туралы ақпарат
тензокөпірдің өлшеу диагоналынан алынады.
2.24, б суретте екі арналы біріктірілген қысым мен температура
датчиктерінің сызбасы келтірілген, онда температура туралы ақпарат
транзистордың эмиттер тізбегіне жалғанған резистордан алынады, қысым
туралы ақпарат тензокөпірдің өлшеу диагоналынан алынады.
2.24, в суретте екі арналы біріктірілген қысым мен температура
датчиктерінің сызбасы келтірілген, онда температура туралы ақпарат СЭ
орналасқан терморезистордан алынады, қысым туралы ақпарат тензокөпірдің
өлшеу диагоналынан алынады.
2.24, г суретте екі арналы біріктірілген қысым мен діріл жылдамдатқыш
датчиктерінің сызбасы келтірілген, онда температура туралы ақпарат жеке
пьезоэлементтен алынады, қысым туралы ақпарат басқа пьезоэлементтен
түседі, онда қысым лүпілі әсер етеді.
2.24, д суретте екі арналы пьезоэлектрлік біріктірілген қысым мен діріл
жылдамдатқыш датчиктерінің сызбасы келтірілген, онда температура және
қысым туралы ақпарат интегралданған пьезомодулдан алыналы.
2.24, е суретте транзистордың «б-э» көшу кернеуінің оған әсер ететін
температураға тәуелділігі көрсетілген.
ТЭ - термоэлемент; КС - термокомпенсация сызбасы; ПРЭ – пьезорезистивті элемент;
ЖӨСЭ – жартылай өткізгішті сезімтал элемент; ФСЭ - фотосезімтал элемент; МСЭ –
магнитті сезімтал элемент; ПМ – пьезомодуль, ВСПЭ – вибро сезімтал пьезоэлемент
Сурет 2.25 - КҚ МЭД құрылымдық сызбасы
КҚ МЭД дайын модулдік құрылымында көрсетілген сызбалар СЭ және
ӨМ түрінде іске асады, сонымен қатар датчиктерді баптау тақшасы, екінші
электрониканы қосқанда. КҚ МЭД СЭ мен ӨМ базалық құрылымын
қарастырайық (суреттер 2.26-2.28).
Достарыңызбен бөлісу: |
