Funkcia žeravenej odporovej sondy. Sonda anemomentra so žeraveným drôtikom je zapojená v meracom mostíku (obr.1) a napájaná konštantným prúdom, ktorý trvalo žeraví drôtik. Pri premenlivom ochladzovaní drôtika, napr. pri premenlivej rýchlosti okolo prúdiaceho vzduchu sa mení teplota a tým i odpor sondy. Mení sa tým vyváženie mostíka a výstupné napätie je mierou meranej veličiny, napr. rýchlosti prúdenia vzduchu. Vzhľadom k tomu, že pri konštantnom prúde musí byť nastavený prúd s ohľadom na tepelnú odolnosť žeraveného drôtika pre bezvetrie, je tento typ anemometra vhodný pre meranie malých rýchlostí vetrov. Pre meranie rýchlostí v rozpätí od 0 až do najvyšších rýchlostí je vhodnejší    (obr.1) Anemometer s drôtikom žeraveným                                                                                                                                                                                                                                         anemometer s konštantnou teplotou a tým aj odporom                         konštantným prúdom

 žeraveného drôtika (obr.2) Napätie na výstupe mostíka

je potom mierou ochladzovania, tj. tepelného stratového výkonu na žeravenom drôtiku. K regulácii zdroja napätia k držaniu stáleho prúdu žeraviacim drôtikom slúži tzv. servozosilovač (taliansky servus =služobník), čo je diferenciálny výstupný zosilňovač mostíka, ovplyvňujúci spätnoväzbové napájacie napätie mostíka. Toto zapojenie vyhovuje i pre meranie rýchlo meniacich sa meraných veličín.

 

Snímače a magnetorezistory

 

Magnetorezistory sa používajú v snínačoch indukujúcich        (obr.2) Anemometer s drôtikom žeraveným na                         malé pootočenia. V snímači posúvneho (translačného)                        konštantnú teplotu

pohybu na (obr.3) sú pevne zabudované dva pernamentné magnety a dva magnetorezistory a bez vonkajšieho vplyvu pretekajú oboma magnetorezistormi magnetické toky rovnakých veľkostí. Pri priblížení trvalého pohyblivého magnetu sa zmenia opačným spôsobom magnetické toky v magnetorezistoroch. Odpor jedného z nich narastie a odpor druhého klesá. Ak sú magnetorezistory zapojené v jednej vetve  meracieho mostíka (obr.3) narastá výstupné napätie mostíka v určitom rozsahu pohybu pohyblivého magnetu takmer lineárne so vzdialenosťou jeho osi od stredu tohto diferenciálneho snímača s magnetorezistormi. Výchylky v opačných smeroch od stredu spôsobujú zmeny výstupného napätia mostíka opačných polarít.

 

Snímače otáčavého pohybu s magnetorezistormi sú podobnej konštrukcie s tým rozdielom, že pohyblivý magnet je pripevnený na nejakom otočnom telese. Výstupné (priečne) napätie sa potom pri určitej konštrukcii snímača môže meniť sínusovo v závislosti od uhla otočenia rotora, na ktorého obvode je pohyblivý magnet. V malom rozsahu pohybu oproti stredu snímača je výstupné napätie priamo úmerné uhlu pootočenia.

 

 

 

                                                                                                     (obr.3) Diferenciálny snímač s magne-                                magne                                                                                          torezistormi pre meranie lineárnej

                                                                                                      odchylky polohy

                                                                                                          

 

 

 

 

Induktívne snímače

Induktívne snímače sú tvorené cievkami napájanými striedavým prúdom a ich indukčnosť a tým induktívna reakcia je menená vplyvom indukčnej väzby alebo vplyvom vírivých prúdov.

 

Snímače založené na zmene indukčnosti

 

Snímače založené na tlmivke so zasúvacím jadrom sa používa- jú pre meranie dĺžok posunov v rozpätí od 50 do 1500 mm. Snímače sú tvorené valcovou kostrou, na ktorej je navinuté           (obr.1) Indukčný merač pohybu s jednou

meracie vinutie (obr.1). Tyčové jadro valcového tvaru z mäkké-                   aktívnou cievkou

ho železa je posuvne uložené vo vnútri cievky a jeho posúvaním je možno meniť indukčnosť cievky. Pre odmeranie lineárneho pohybu pohyblivého jadra je táto cievka zapojená do mostíka tak, že do jednej vetvy je s ním je zapojená zhodná cievka (tlmivka) s jadrom nepohyblivo uloženým v zasunutej polohe (obr.2).

 

Snímače založené na diferenciálnej cievke majú opäť snímač polohy tvorený posuvným jadrom, v tomto prípade spoločným pre obe cievky (obr.3). Ak je jadro v strede dutiny oboch cievok, sú indukčnosti oboch cievok rovnaké. Pri vysunutí jadra zo stredovej polohy sa indukčnosť jednej cievky zväčší a druhej cievky sa zmenší, zmení sa teda pomer ich indukčnosti. Diferen-    (obr.2) Zapojenie indukčného snímača s

ciálne cievky sú napájané pri mostíkovom zapojení striedavým        jednou aktívnou cievkou

napätím s frekvenciou väčšinou 5 kHz. Výstupné priečne                  

napätie mostíka je úmerné veľkosti vysunutiu jadra z centrálnej

polohy. Týmto spôsobom merania je možno dosiahnuť rozlíšenie polohy až 1 µm. K rozlíšeniu smeru vysunutia je potreba fázovo správnej demodulácie na súčinovom demodulátore (detektor obálky). Pri demodulácii signálu z meracieho mostíka s nosnou frekvenciou (obr.3) je pri demodulácii v takte generátora nosnej frekvencii 5kHz preklápaná každá druhá polvlna signálu do opačnej polarity a detekciou /vyhladením/ potom získame signál odpovedajúci pohybu jadra. Mostík s nosnou frekvenciou musí byť ako každý striedavý mostík kompenzovaný proti amplitúdovému i fázovému skresleniu výstupného  signálu. Mostík musí byť vyvážený na nulové výstupné priečne napätie pri stredovej polohe jadra v mieste najmenšej citlivosti na jeho pohyb pomocou odporu a kapacity. Vyváženie potom treba opakovať pri najvyššej citlivosti (pri najväčšom zosilnení), tj. pri najvyššej možnej frekvencii pohybov jadra, ktorá by však nemala byť vyššia, než štvrtina nosnej frekvencii napájania mostíka.

 

Indukčné snímače sú napájané striedavým napätím.    (obr.3) Diferenčná cievka indukčného snímača

 

Snímač založený na účinku vírivých prúdov, označované ako FLDT- senzor (Flat Linear Displacement Transducer = rýchly lineárny snímač polohy) je tvorený valcovou jednovrstvovou cievkou vloženou do feritového valca. Celok je vložený do oceľového puzdra. (obr.1 na ďalšej strane). Pohyblivé jadro cievky je tvorené hliníkovou trubkou so stenou hrúbky približne 1mm. Cievka je napájaná konštantným striedavým prúdom o frekvencii okolo 100 kHz. Vysokofrekvenčné magnetické pole indukuje v povrchovej vrstve hliníkovej trubky vírivé prúdy oslabujúce podľa Lenzovho pravidla magnetické pole, ktoré ho vyvoláva. Hliníková trubka teda zmenšuje indukčnosť cievky a tým aj jej induktívnu reaktanciu v závislosti na tom, ako hlboko je do cievky zasunutá.

 

 

Snímače založené na zmene indukčných väzieb

Diferenciálny transformátor, označovaný ako LVDT-senzor (Linear Variable Differential Transformer = lineárny premenný diferenciálny transformátor) má na spoločnej valcovej kostre jednu cievku primárneho vinutia a 2 cievky sekundárneho vinutia. Feromagnetické jadro je posuvné v osi transformátora (obr.2). Princíp merania odchýlky polohy jadra od stredovej polohy je založený na zmene magnetických väzieb sekundárnych cievok na primárnu cievku.

 

Výstupný signál je na sekundárnej strane transformátora vyhodnocovaný obvodom so symetrickým zapojením dvojčinných mostíkových usmerňovačov (obr.3). Cievky sú zapojené protismerne    (obr.1) Indukčný snímač FLDT

a pri stredovej polohe jadra netečie vyhodnocovacím meradlom (v obrázku 3 označovaný ako ampérmeter) žiadny prúd. Ak je jadro vysunuté zo stredovej polohy, sú usmernené výstupné prúdy I 21, I22 cievok rôzne. Ich rozdiel je úmerný výchylke a polarita odpovedá smeru výchylky.

 

Snímače LVDT sa vyrábajú v integrovanej podobe.  Primárna cievka má striedavé napätie s frekvenciou približne 20 kHz, výstupný signál je synchrónne (vo fáze s primárnou frekvenciou) demodulovaný, vyhladzovaný a zosilnený. Snímače majú vlastný integrovaný zdroj napájania primárnej cievky a pripájajú sa na jednosmerný zdroj napájania.