6 Устройство и принцип работы Рисунок 6.1 – Структурная схема прибора Прибор вырабатывает постоянное напряжение величиной 2,5 В для питания (возбуждения) тензорезистивного моста (тензодатчика), клеммы прибора EXC+ , EXC– . С диагонали моста выходной сигнал поступает на входы прибора IN + , IN– и через помехоподавляющие фильтры низких частот (ФНЧ) приходит на вход сигма-дельта АЦП . Опорным напряжением для АЦП служит напряжение питания моста, измеряемое непосредственно на клеммах датчика, входы REF + , REF– (при шестипроводной схеме подключения).
В этом случае исключается погрешность падения напряжения на подводящих проводах и изменения падения напряжения на подводящих проводах из-за температурной зависимости сопротивления. Уменьшенное по сравнению с традиционным (5 В или 10 В) напряжение питания (возбуждения) моста тензодатчика 2,5 В позволяет уменьшить проходящий ток через него, а следовательно, уменьшается рассеиваемая мощность, что увеличивает время работоспособности (ресурс) тензодатчика. Уменьшенный вследствие этого эффект саморазогревания датчика также уменьшает ошибку измерения тензорезистора, имеющего высокий температурный коэффициент сопротивления.
В случае питания датчиков постоянным током (режим работы прибора с возбуждением датчика постоянным напряжением) дополнительным источником погрешностей является ЭДС, создаваемая на месте скрутки проводов и разности температур мест скруток (паразитные термопары). Это приводит к дрейфу постоянной составляющей сигнала. Чтобы уменьшить вызванные этим погрешности и скомпенсировать все имеющиеся дрейфы напряжения смещения, следует подавать в качестве питания датчика знакопеременный сигнал. Знакопеременный режим питания датчика обеспечивает коммутатор прибора, периодически меняющий полярность напряжения питания датчика на клеммах EXC + , EXC– .
Знакопеременный режим является более предпочтительным, но оправдан только для медленно меняющихся процессов (см. время обновления данных измерений в таблице 2.1 ) и датчиков, которые позволяют применять такой режим изменения полярности питания (не полупроводниковые). В четырехканальном приборе МВ110-224.4ТД каждый канал имеет отдельное независимое напряжение питания моста 2,5 В и отдельный коммутатор для знакопеременного режима, что повышает отказоустойчивость и надежность прибора. Все четыре коммутатора прибора переключаются синфазно (одновременно). В данном приборе все четыре канала измерения для четырех тензодатчиков гальванически связаны между собой.
Мультиплексор ( MUX ) поочередно коммутирует их для измерения одним каналом АЦП. Необходимый размах входного сигнала для АЦП формирует усилитель с программируемым коэффициентом усиления ( PGA ). Прибор имеет семь переключаемых диапазонов измерений (см. таблицу 2.3 ). Необходимый входной диапазон измерений выбирается пользователем в процессе конфигурирования прибора. 22