5-Ma’ruza Mavzu: Qarshilik, sig‘im va induktivlik, kattalik elementlari

Sig’imni o’lchash

Kondensatorning sig’imi uning plastinalari orasidagi masofa, plastinalar maydoni va orasidagi dielektrikka bog’liq. Lekin bu kattaliklar yordamida sig’im kamdan kam xisoblanadi. Sig’imni undagi o’zgaruvchan tok va kuchlanishni o’lchash orqali aniqlash mumkin.


S- kondensatorning sig’imi
Sig’imni qarshilikka o’xshab solishtirish usuli bilan o’lchash mumkin.
Sig’im sensorlariga kelganda, ular sig’imlarining mutlaq qiymati ko’p hollarda ahamiyatsiz bo’ladi, lekin sig’imning o’zgarishi sensorning parametri bo’ladi. Sig’im sensorlarida sig’imning o’zgarishi plastinalari orasidagi masofa (a), plastinalar maydoni ( b) va dielektrikni (s) o’zgarishiga (5 – rasm) bog’liq bo’ladi.



a) Masofani o’zgarishi b) Maydon yuzasini o’zgarishi s) dielektrikni o’zgarishi
5 – rasm Sig’im sensorlari ishlashining asosiy printsiplari
Sig’imni qarshilikka o’xshab ko’prik usulida o’lchash mumkin. Bu usulda ko’prikning ikki yelkasida yonma yon joylashgan sig’imlar qiymatlarining qarama-qarshi o’zgarishi o’lchashlar uchun qiziq. Bunday ko’priklarning sxemalari 6 – rasmda ko’rsatilgan.

a) Masofani o’zgarishi b) Maydon yuzasini o’zgarishi
6 – rasm Differetsial sig’im sensorlari
8 – rasmda sig’imli ko’prikning asosiy sxemasi keltirilgan. Ko’prik diagonalidagi signalni kirish qarshiligi katta bo’lgan voltmetr bilan o’lchasa, qiymati quyidagicha bo’ladi:


8 – rasm Sig’im sensorlari uchun o’zgaruvchan tokli ko’prik sxemasi
Ko’prik sxemasida S₁ va S₂ sig’imlari bir vaqtda o’zgarishi ham mumkin va o’zgarishlar qarama qarshi bo’lsa, ko’prik chiqishidagi signal ikki barobar katta bo’ladi. Sig’imi shunday o’zgaradigan sensorlar “differentsial sensor” deb ataladi.9 – rasmda differentsial sensor bilan ishlaydigan ko’prik sxemasi keltirilgan.

9 – rasm Differentsial sensorli ko’prik sxemasi
Sxemadagi qo’shimcha S_O sig’imlari bu yo’q qilib bo’lmaydigan sxemaning montaj va ulash kabellarining sig’imlari bo’ladi. Sensorning markaziy plastinasi chetidagi plastinalariga nisbatan xarakatlanadi. SHunda siljish masofasi bilan ko’prikning chiqish kuchlanishi orasidagi bog’lanish nochiziq xususiyatga ega. Lekin sensorning konstruktsiyasini tanlash yo’li bilan, ko’prikning muvozanat nuqtasi atrofida tahminiy chiziklilikni ta’minlash mumkin. SHunda:
l = sensorning chekka plastinalari orasidagi masofa.
Plastinalari orasidagi masofa o’zgaradigan sensorlardan tashqari maydon yuzalari o’zgaradigan sensorlar ham bo’lishi mumkin. Bunday sensorlarda ikki kondensator orasida o’tkazuvchan plastina xarakatlanadi. SHu printsipda ishlaydigan sensor 10 – rasmda keltirilgan.

10 – rasm Maydon yuzasi o’zgaradigan differentsial sensorli ko’prik sxemasi
Yuqorida qayd etilgan differentsial sensorni dielektrikni siljitish sxemasida ham yaratish mumkin (11- rasm )

11 – rasm Orasida dielektrik xarakatlanadigan differentsial sensorli ko’prik sxemasi

SHu kunlarda namlikni o’lchash uchun ishlatiladigan sig’imli sensorlar ishlatilib kelinmoqda. Bu sensorlarning sig’im o’zgarishlari “impulslar farqi” usulida o’lchanadi. Bu o’lchash printsipi 12 – rasmda keltirilgan.

Induktivlikni o’lchash
G’altakning induktivligi unga o’ralgan simning o’ramlar soni, magnit o’zagining magnit singdiruvchiligi va g’altakning o’lchamlariga bog’liq bo’ladi. G’altak induktivligini bu kattaliklar yordamida hisoblashning imkoni yo’q. Induktivlikni o’zgaruvchan tok zanjiridagi tok va kuchlanishni o’lchash yo’li bilan quyidagicha aniqlash mumkin:

Po’lat o’zakli g’altaklarda energiyani yo’qolishiga o’ralgan simning aktiv qarshiligi va o’zakdagi aylanma toklar sababchi va bu hol induktvlik qiymatini o’zgartiradi. O’zaksiz g’altakdarda, simning qarshiligi o’zgarmas tokda o’lchanib, hisobga olganda, aniqroq induktivlikni olish mumkin. O’zakli g’altaklarda quvvatning aktiv komponentini aniqlab olish zarur. Induktiv g’altakning hamma parametrlarini hisobga olib, chizilgan sxemasi 13 –rasmda keltirilgan.
Sig’im sensorlari kabi induktiv g’altaklar ham sensor sifatida ishlatilishi mumkin. Bunday sensorlarda induktiv g’altak induktivligining o’zgarishlari ishlatiladi. Yopiq magnit o’zakli g’altaklarda magnit zanjir qarshilining o’zgarishi ishlatiladi. Buning uchun magnit zanjirda qirtish xosil qilinadi, uning kengligini o’zgartirilsa, g’altakning induktivligi o’zgaradi. Bu printsip 14 – rasmda ko’rsatilgan. Bunday sensorlar “o’zgartiriladigan o’zakli sensor” deb ataladi.



13 – rasm Induktiv g’altakning ko’rinishi va ekvivalent sxemasi



14 – rasm Magnit zanjiri qarshiligining o’zgarishiga asoslangan sensor printsipi

15 – rasmda induktivlik o’zgarishini o’zgaruvchan ko’prik sxemasida o’lchash printsipi ko’rsatilgan.

15 – rasm O’zagi o’zgartiriladigan differentsial sensor
Induktiv g’altak ichiga joylashtirilgan magnit o’zakning xarakatga keltirish kichik siljishlarni o’lchash uchun ishlatiladigan keng tarqalgan usul bo’ladi. Bu printsipda ishlaydigan sensorlar “plunjerli sensorlar” deb ataladi (16 –rasm ).

a) Plunjerli sensor b) O’tkazgich oqim sensori

16 – rasm Induktivlikni plunjer turdagi o’zak va o’tkazgich yuzani g’altakka yaqin keltirish bilan o’zgartirish. Bu sensorlarni ikki g’altakli differentsial sxemalari ham mavjud.
Omik qarshiligi bor bo’lgani sababli induktiv g’altakli ko’prik sxemalarini ishlatish sig’imli ko’prik sxemalaridan ancha mushkul. Induktiv g’altak ichiga kiritiladigan po’lat o’zak g’altakning induktivligini oshirishi bilan birga signallarni kattalashtirish va kuchaytirish xususiyatlariga ham ega. Bu xususiyatlar induktiv g’altakning nochiziqliligiga sabab bo’lib, ko’prik sxemada assosiy chastotadagi manba kuchlanishiga qo’shimcha kattaroq chastotali kuchlanishlarni hosil qiladi. Lekin, induktiv g’altakli ko’prik sxemani asosiy chastotada muvozanatga keltirish mumkin. Albatta, ko’prikda mavjud bo’lgan katta chastotali signallarni, chiqish signalga ta’sir etmasin uchun, filьtrlab olib tashlash kerak. Sig’imli ko’priklarda bo’lgani kabi, induktiv ko’prikda ham fazani sezuvchi to’g’rilagich ishlatish kerak bo’ladi. SHunda faza o’zgarishidan induktivlik qiymati bilan birga o’zgaradigan qutbni ham aniqlash mumkin.
Induktivlik o’zgarishlarini aniqlashning boshqa imkoniyatlari ham bor. Bu “transformatorli sensor”. Bunda yana differentsial sxema qo’llanilgan (18 – rasm).
Bu differentsial sensorning transformatori birlamchi va unga nisbatan simmetrik joylashtirilgan ikkita ikkilamchi o’ramlaridan iborat. Ikkilamchi ikki g’altakdagi sim o’ramlarining soni teng bo’ladi. Magnit o’zak shu uchta o’ramlarni bog’lab turadi. Birlamchi o’ramlarga o’zgaruvchan kuchlanish beriladi. Magnit o’zak o’rta holatda joylashsa, transformatorning ikkita ikkilamchi o’ramlaridagi kuchlanishlar qiymati bir xil bo’ladi. Magnit o’zak o’rtadagi holatidan jilsa, ikkilamchi o’ramlar bilan bog’lanishlar simmetriyasi o’zgaradi va shu hol chiqishdagi kuchlanish qiymatini o’zgarishiga olib keladi.

18 – rasm Differentsial transformatorli sensorning asosiy printsipi
Differentsial transformatorining ikkilamchi g’altaklar o’ramlarining ohirlari bilan ulanadi. SHunda sensorning chiqishidan differentsial kuchlanish (ikki ikkilamchi o’ramlardagi kuchlanishlarning ayirmasi) olinadi. Differentsial transformatorli sensor ko’prik sxemasida ham ulanishi mumkin (19 – rasm).

a) Ohiri – ohiri bilan ulanish b) ko’prik sxemada ulanish
19 – rasm Differentsial transformatorli sensorlarni o’lchash sxemalariga ulanishi
O’lchash sxemalarining chiqish kuchlanishlari quyidagicha aniqlanadi.
Ohiri – ohiri bilan ulanish Ko’prik sxemasida ulanish

Bularda U: magnit o’zakning siljishiga proportsional kuchlanish
K: transformatorning bog’lanish koeffitsienti
U₁: birlamchi kuchlanish
∆l : magnit o’zakning o’rta holatidan siljishi
Bundan ko’rinib turibdiki, magnit o’zakning bir xil siljishi birinchi sxemada sensorning chiqishida kattaroq kuchlanish hosil qilar ekan.
Nazorat savollar.

1. 
   Ko’prik sxemasi chizing va ishlash tamoyilini tushintiring?
   
2. 
   Ko’prik sxemasi muvozanat holatiga kelganda uning o’lchash diagonalidagi kuchlanish nimaga teng bo’ladi?
   
3. 
   Ko’prikning sezgirligi qanday aniqlanadi?
   
4. 
   Kondensatorning sig’imi qanday kattaliklarga bog’liq?
   

Sig’imni o’lchash sxemasini chizing va ishlash tamoilini tushintiring.