3.2. Разработка функциональных преобразователей климатических параметров в электрический сигнал

Структурная схема преобразования климатических параметров в электрический сигнал в общем виде показана на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Структурная схема преобразования климатических параметров

в электрический сигнал

КП - климатические параметры (температура, влажность, тепловые потоки, скорость воздуха, давление, расход воздуха и др.);

УВД - устройства настройки датчиков на с.-х.

Д - датчики;

ФП - функциональные преобразователи;

БУ - блоки усиления;

УПИ - устройства преобразования информации.

Для обеспечения рациональных режимов работы автоматизированной системы управления микроклиматом важно выбрать простые и дешевые функциональные преобразователи (ФП), обладающие высокой стабильностью с минимальной погрешностью преобразования. [86, 92]

В качестве функциональных преобразователей нами применены различные типы в зависимости от требуемого электрического сигнала, несущего информацию об измеряемых климатических параметров.

Функциональные преобразователи температуры представляют собой мосты Уитстона питаемые от стабилизированных источников напряжения или тока (рис. 3.5.) R,

Рис. 3.5. Функциональный преобразователь датчика температуры в электрическое напряжение

l

Un - напряжение питания, В;

R; - внутреннее сопротивление источника питания, Ом;

- электрическое сопротивление датчика температуры, Ом; Ri, R2, R3 - сопротивление делителей напряжения моста Уитстона, Ом; R«, R5, R6 - сопротивления для балансировки моста, Ом; U»ux - напряжение на выходе моста Уитстона, В.

Нулевое напряжение U,,,< обеспечивается сопротивлением R5 при нулевой температуре, для чего датчик с сопротивлением Re помещается в камеру с тающим льдом.

При изменении температуры, воздействующей на датчик на выходе моста, выделяется напрл.кение пропорциональное изменению сопротивления датчика.

В случае равенства сопротиплсний Ri - R2= R3= Re

Д/^

(при питании от стабилизированного источника

напряжений с Rt«R), и Utux = К • /„ • ДЛе (при питании от стабилизированного источника тока с Rj »R), В,

где К « 0,25 - коэффициент преобразования моста Уитстона.

R - полное сопротивление моста в точках 1,2, Ом. Функциональный преобразователь термопарных датчиков представляет собой дифференциальный усилитель (рис. 3.6.)

R3

и,

вых

nzr Ri

I

Рис. 3.6. Функциональный преобразователь термопарного датчика

ТП- термопара;

Ri, Rj - сопротивление отрицательной обратной связи операционного усилителя ОУ, Ом;

Ri> R4 - сопротивление делителя напряжения, Ом.

Коэффициент преобразования равен у - _ R,

ип Л,

Функциональный преобразователь датчиков влажности, выполненный на микросхемах, преобразует влажность в частоту электрического сигнала f = К<р ' AZ

где - коэффициент преобразования;

AZ - изменение комплексного сопротивления датчика относительной влажности.

Для получения универсальности преобразования различных климатических параметров нами разработан специальный преобразователь, позволяющий получить на его выходе нормированные значения напряжения, тока, частоты, фазы, количества импульсов электрического сигнала, а также цифровой код в зависимости от решаемых задач автоматизированной системой регулирования и токов применяемых датчиков.

Указанные функциональные преобразователи совместно с блоками усиления БУ (рис. 3.4.) позволили обеспечить нормированные электрические сигналы на входе устройств преобразования информации (УПИ) автоматизированной системы контроля и регулирования параметров микроклимата.