SELF DIAGNOSTICS IN INTELLECTUAL CONVERTERS OF PHYSICAL VALUES

Abstract

© Михайлов П. Г., Соколов А. В., Аналиева А. У., Михайлов А. П., Фадеев Е. Д., 2019 Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль Measuring. Monitoring. Management. Control 34 gent pressure transducers are presented. Conclusions. The use of the proposed software and hardware methods for diagnosing and monitoring elements, blocks and the modular sensors themselves allows creating intelligent PFV with high reliability, wide functionality and ease of technical implementation. К л ю ч е в ы е с л о в а: физическая величина, преобразователь, мостовая схема, измерительный модуль, чувствительный элемент, электронный преобразователь. K e y w o r d s: physical quantity, transducer, bridge circuit, measuring module, sensitive element, electronic transducer. Так называемые «интеллектуальные датчики» или электронные ПФВ, сообщения о которых постоянно появляются в Интернете и в статьях [1, 2], содержат в качестве основного узла встроенное вычислительное устройство (ВУ), которое позволяет решать задачу автоматизации диагностики отдельных узлов и элементов ПФВ. В то же время в области средств измерения давления остается нерешенной проблема полной диагностики всего ПФВ в целом, включая его ЧЭ, ИМ и ЭП. Рассмотрим один из возможных методов проведения самодиагностики ЧЭ датчиков давления с интегральными тензорезисторами и встроенным ВУ в виде микроконтроллера или микропроцессора (рис. 1) [3]. Рис. 1. Функциональная схема электронного ПФВ: R1–R4 – тензорезисторы; I0 – источник постоянного тока; Nx – цифровой код; ИУ – измерительный усилитель; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ВУ – вычислительное устройство Тензорезисторный преобразователь, построенный по мостовой схеме, где все четыре плеча являются активными тензорезисторами, обладает информационной избыточностью, которая используется для самодиагностики. На рис. 1 показана функциональная схема подключения тензорезисторного преобразователя к измерительному усилителю через коммутатор, управляемый сигналами от ВУ. Мостовая схема тензопреобразователя питается от источника тока Iо согласно схеме рис. 2,а. Можно показать, что напряжение на выходной диагонали моста равно ( ) ( ) ( )( ) ( ) 3 3 1 2 1 2 1 1 3 4 4 3 1 1 2 0 1 2 3 4 1 4 2 3 . R R R R R R R R R R R R U U U I R R R R R R R R − Δ ⋅ + + Δ − Δ − + Δ + + Δ − Δ Δ = − = + + + + Δ + Δ − Δ − Δ (1) Соседние плечи тензомоста имеют приращения сопротивления ΔRi разных знаков. Можно считать, что приращение сопротивлений отдельных тензорезисторов мало отличается друг от друга. Это дает основание полагать, что ΔRi – ΔRi–1 << ΔRi . Опуская величины второго порядка малости в формуле (1), получаем