ЖУРНАЛ СТА №4/2025

ших токов возбуждения может приве- сти к локальному перегреву и ошибкам измерения. Важно учитывать рекомен- дации производителя касательно вы- бора оптимального уровня тока для конкретной модели термистора. Сигналы датчиков перемещения Датчики перемещения находят при- менение в большом количестве обла- стей. Среди них два популярных типа, основанных на принципе изменения сопротивления: реохорд и тензодатчик. Ещё одним распространённым устрой- ством является акселерометр, предна- значенный для регистрации быстрых изменений положения. Мы рассмот- рим данные типы датчиков преимуще- ственно с точки зрения интерфейсных решений и методик обработки сигна- лов, оставляя детальное обсуждение конкретных измерений за рамками на- шего обзора. Для отслеживания перемещений ши- роко применяют вращающиеся либо линейные переменные резисторы. Пе- ремещения могут включать небольшие деформации мембран, ход поршня гид- росистемы или угол поворота оси вра- щения. Подключив постоянный источ- ник напряжения (5…10 В DC) и исполь- зуя потенциометр, мы получаем выход- ное напряжение, соответствующее ча- сти подаваемого напряжения. Такой способ измерения называют реохордо- вым методом. Обычно подобные систе- мы выдают сигналы в диапазоне 0…5 В или 0…10 В постоянного тока. Когда ис- следуемое перемещение характеризу- ется нелинейностью, пропорция между смещением и сопротивлением должна быть скорректирована для формирова- ния линейного выхода. Постоянный ток позволяет удобно настраивать шкалу измерения. Допустим, имеется линей- ный потенциометр длиной от 1 до 20 дюймов с фиксированным сопротив- лением, скажем, 1 кОм на дюйм. Приме- няя ток возбуждения 0,25 мА, мыможем получать точные замеры расстояния от 1 до 20 дюймов, сохраняя постоянную чувствительность 0,25 В постоянного тока на каждый дюйм, вне зависимости от общей длины потенциометра. Реше- ния на основе реохордов привлека- тельны своей простотой и невысокой стоимостью. Но имеются и недостатки: механические контакты вносят поме- хи, а также подвержены износу рези- стивных дорожек. Маленькие отклоне- ния перемещения приводят к неста- бильной работе контактов. Примером такого недостатка служат датчики дав- ления с реохордовыми элементами, ресурс которых определяется числом рабочих циклов. Специальные модули семейства SCM5B36, SCM7B36, 8B36, DSCA36 и DSCT36 предоставляют эффек- тивное решение данной проблемы пу- тём фильтрации низкочастотных шу- мов и поддержки режима постоянного тока. Однако физический износ устра- няется только полной заменой датчика. Тензорезистор – специализирован- ный вариант резистивного датчика, предназначенного для регистрации ме- ханических воздействий посредством изменения своего сопротивления. В от- личие от обычных реохордов, где под- вижный контакт перемещается вдоль дорожки, тензорезистор меняет свою длину и площадь поперечного сечения. Согласно закону Ома сопротивление прямо пропорционально удельному со- противлению материала и длине про- водника и обратно пропорционально его площади. Растягивая или сжимая проводник, изменяем его геометриче- скую форму, что ведёт к увеличению или уменьшению сопротивления. Например, при растяжении прово- лочного тензорезистора его длина воз- растает, а диаметр уменьшается, оба фактора усиливают рост сопротивле- ния. При сокращении длины обратная ситуация приведёт к падению сопро- тивления. Данный эффект позволяет точно определять степень растяжения или сжатия объекта, к которому кре- пится тензорезистор. Такие элементы активно применяются для мониторин- га нагрузок на строительные конструк- ции, крыло самолёта, космическую тех- нику, а также регистрируют давление, силу, вес и ускорение. Широко распро- странены мостовые схемы для считы- вания малых изменений сопротивле- ния тензорезисторов. Поскольку изме- нение сопротивления тензорезистора сравнительно незначительно, для по- вышения точности используется мо- стовая схема. Классическим приме- ром является четвертьмостовая схема (рис. 15), где тензорезистор включён в одно плечо моста Уитстона. Изначаль- но мост настроен на равновесие (нуле- вое выходное напряжение), но при воз- действии механической нагрузки со- противление тензорезистора меняется, вызывая дисбаланс моста. Выходной сигнал, измеренный чувствительным вольтметром, коррелирует с силой или давлением, приложенными к устрой- СТА 4/2025 50 www.cta.ru ОБ ЗОРЫ Четвертьмостовое соединение SCM5B38-03 SCM5B38-04 SCM5B38-03 SCM5B38-04 SCM5B38-01 SCM5B38-02 SCM5B38-05 SCM5B38-06 SCM5B38-07 Полумостовое соединение Полное мостовое соединение +In +In +In –EXC –EXC –EXC +EXC V EXC V EXC V EXC +EXC +EXC –In NC NC –In –In Клеммная колодка Клеммная колодка Клеммная колодка 1 2 3 4 4 1 2 3 4 1 2 3 4 6 5 3 4 6 5 3 4 6 5 3 R 3 R g (1) R g (1) R g (1) R g (1) R g (1) R g (1) R g (1) R 2 R 2 R 1 R 1 R 1 = R 2 R 1 = R 2 + – + – + – + – + – Рис. 10. Схемы подключения к модулям тензодатчиков серии SCM5B38