સેન્સર લાક્ષણિકતાઓનું રેખીયકરણ

સેન્સર લાક્ષણિકતાઓનું રેખીયકરણ - સેન્સર આઉટપુટ મૂલ્યનું બિન-રેખીય રૂપાંતર અથવા તેના પ્રમાણમાં પ્રમાણસર જથ્થો (એનાલોગ અથવા ડિજિટલ) જે માપેલ મૂલ્ય અને તેનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા મૂલ્ય વચ્ચે રેખીય સંબંધ પ્રાપ્ત કરે છે.

રેખીયકરણની મદદથી, ગૌણ ઉપકરણના સ્કેલ પર રેખીયતા પ્રાપ્ત કરવી શક્ય છે કે જેમાં બિન-રેખીય લાક્ષણિકતાવાળા સેન્સર જોડાયેલા હોય (દા.ત. થર્મોકોપલ, થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ, ગેસ વિશ્લેષક, ફ્લો મીટર, વગેરે). સેન્સર લાક્ષણિકતાઓનું રેખીયકરણ ડિજિટલ આઉટપુટ સાથે ગૌણ ઉપકરણો દ્વારા જરૂરી માપન ચોકસાઈ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે. સેન્સરને રેકોર્ડિંગ ઉપકરણો સાથે કનેક્ટ કરતી વખતે અથવા માપેલ મૂલ્ય (દા.ત. એકીકરણ) પર ગાણિતિક ક્રિયાઓ કરતી વખતે કેટલાક કિસ્સાઓમાં આ જરૂરી છે.

એન્કોડર લાક્ષણિકતાના સંદર્ભમાં, રેખીયકરણ વ્યસ્ત કાર્યાત્મક પરિવર્તન તરીકે કાર્ય કરે છે.જો સેન્સરની લાક્ષણિકતાને y = F (a + bx) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, જ્યાં x એ માપેલ મૂલ્ય છે, a અને b સ્થિરાંકો છે, તો સેન્સર (ફિગ. 1) સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલા લાઇનરાઇઝરની લાક્ષણિકતા જોવી જોઈએ. આની જેમ: z = kF (y), જ્યાં F એ F નું વ્યસ્ત કાર્ય છે.

પરિણામે, લાઇનરાઇઝરનું આઉટપુટ z = kF(F (a + bx)) = a ' + b'x હશે, એટલે કે માપેલ મૂલ્યનું રેખીય કાર્ય.

ચોખા. 1. સામાન્યકૃત લાઇનરાઇઝેશન બ્લોક ડાયાગ્રામ: D — સેન્સર, L — લાઇનરાઇઝર.

વધુમાં, સ્કેલિંગ દ્વારા, પરાધીનતા z ને z '= mx સ્વરૂપે ઘટાડી દેવામાં આવે છે, જ્યાં m એ યોગ્ય માપ પરિબળ છે. જો રેખીયકરણ વળતરની રીતે કરવામાં આવે છે, એટલે કે ફિગ જેવી સર્વો સિસ્ટમ પર આધારિત. 2, તો પછી લાઇનરાઇઝિંગ ફંક્શન કન્વર્ટરની લાક્ષણિકતા સેન્સર z = cF (a + bx) ની લાક્ષણિકતા સમાન હોવી જોઈએ, કારણ કે માપેલ મૂલ્યનું રેખીય મૂલ્ય ફંક્શન લાઇનરાઇઝરના કન્વર્ટરના ઇનપુટમાંથી લેવામાં આવે છે અને તેના આઉટપુટની સરખામણી સેન્સરના આઉટપુટ મૂલ્ય સાથે કરવામાં આવે છે.

કાર્યાત્મક કન્વર્ટર તરીકે લાઇનરાઇઝર્સની લાક્ષણિકતા એ તેમના દ્વારા પુનઃઉત્પાદિત અવલંબનનો પ્રમાણમાં સાંકડો વર્ગ છે, જે એકવિધ કાર્યો સુધી મર્યાદિત છે, જે સેન્સરની લાક્ષણિકતાઓના પ્રકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ચોખા. 2. ટ્રેકિંગ સિસ્ટમ પર આધારિત લાઇનરાઇઝેશનનો બ્લોક ડાયાગ્રામ: D — સેન્સર, U — એમ્પ્લીફાયર (ટ્રાન્સડ્યુસર), FP — ફંક્શનલ કન્વર્ટર.

લાઇનરાઇઝર્સને નીચેના માપદંડો અનુસાર વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:

1. ફંક્શન સેટ કરવાની પદ્ધતિ અનુસાર: ટેમ્પ્લેટ્સ, મેટ્રિસિસ, વગેરેના સ્વરૂપમાં અવકાશી, બિન-રેખીય તત્વોના સંયોજનના સ્વરૂપમાં, ડિજિટલ ગણતરી અલ્ગોરિધમના સ્વરૂપમાં, ઉપકરણો.

2.યોજનાની લવચીકતાની ડિગ્રી દ્વારા: સાર્વત્રિક (એટલે ​​​​કે, ફરીથી ગોઠવી શકાય તેવું) અને વિશિષ્ટ.

3. માળખાકીય રેખાકૃતિની પ્રકૃતિ દ્વારા: ઓપન (ફિગ. 1) અને વળતર (ફિગ. 2) પ્રકાર.

4. ઇનપુટ અને આઉટપુટ મૂલ્યોના સ્વરૂપમાં: એનાલોગ, ડિજિટલ, મિશ્ર (એનાલોગ-ડિજિટલ અને ડિજિટલ-એનાલોગ).

5. સર્કિટમાં વપરાતા તત્વોના પ્રકાર દ્વારા: યાંત્રિક, ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ, ચુંબકીય, ઇલેક્ટ્રોનિક, વગેરે.

અવકાશી કાર્ય લાઇનરાઇઝર્સમાં મુખ્યત્વે કેમ મિકેનિઝમ્સ, પેટર્ન અને નોન-લીનિયર પોટેન્ટિઓમીટરનો સમાવેશ થાય છે. તેનો ઉપયોગ એવા કિસ્સાઓમાં થાય છે કે જ્યાં દરેક રૂપાંતરણ સ્ટેજનું માપેલ મૂલ્ય યાંત્રિક ચળવળના સ્વરૂપમાં રજૂ કરવામાં આવે છે (કેમ્સ - મેનોમેટ્રિક અને ટ્રાન્સફોર્મર સેન્સરની લાક્ષણિકતાઓના રેખીયકરણ માટે, મોડેલો - રેકોર્ડરમાં, બિન-રેખીય પોટેન્ટિઓમીટરમાં - સંભવિત અને બ્રિજ સર્કિટમાં. ).

પોટેન્ટિઓમીટર લાક્ષણિકતાઓની બિનરેખીયતા પ્રોફાઈલ્ડ ફ્રેમ્સ પર વિન્ડિંગ કરીને અને વિભાગોને યોગ્ય પ્રતિકાર સાથેના વિભાગોને મેન્યુવર કરીને પીસવાઈઝ રેખીય અંદાજ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.

બિન-રેખીય પોટેન્ટિઓમીટર (ફિગ. 3) નો ઉપયોગ કરીને પોટેન્ટિઓમેટ્રિક પ્રકારની ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સર્વો સિસ્ટમ પર આધારિત લાઇનરાઇઝરમાં, રેખીય મૂલ્ય પરિભ્રમણ અથવા યાંત્રિક વિસ્થાપનના ખૂણા તરીકે દેખાય છે. આ લાઇનરાઇઝર્સ સરળ, બહુમુખી અને કેન્દ્રિય નિયંત્રણ પ્રણાલીઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા હોય છે.

ચોખા. 3. પોટેન્ટિઓમેટ્રિક પ્રકારની ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સર્વો સિસ્ટમ માટે લાઇનરાઇઝર: ડીસી વોલ્ટેજના રૂપમાં આઉટપુટ સાથે ડી — સેન્સર, Y — એમ્પ્લીફાયર, M — ઇલેક્ટ્રિક મોટર.

પેરામેટ્રિક ફંક્શનલ કન્વર્ટર્સમાં વ્યક્તિગત તત્વો (ઇલેક્ટ્રોનિક, ચુંબકીય, થર્મલ, વગેરે) ની લાક્ષણિકતાઓની બિન-રેખીયતાનો ઉપયોગ થાય છે. જો કે, તેઓ જે કાર્યાત્મક અવલંબન વિકસાવે છે અને સેન્સરની લાક્ષણિકતાઓ વચ્ચે, સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ મેળ હાંસલ કરવો શક્ય નથી.

ફંક્શન સેટ કરવાની અલ્ગોરિધમિક રીતનો ઉપયોગ ડિજિટલ ફંક્શન કન્વર્ટરમાં થાય છે. તેમના ફાયદા ઉચ્ચ સચોટતા અને લાક્ષણિકતાઓની સ્થિરતા છે. તેઓ વ્યક્તિગત કાર્યાત્મક નિર્ભરતાના ગાણિતિક ગુણધર્મો અથવા ભાગો દ્વારા રેખીય અંદાજના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પૂર્ણાંકોના વર્ગોના ગુણધર્મોના આધારે પેરાબોલા વિકસાવવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ડિજિટલ લાઇનરાઇઝર પીસવાઇઝ રેખીય અંદાજ પદ્ધતિ પર આધારિત છે, જે વિવિધ પુનરાવર્તન દરોના કઠોળ સાથે નજીક આવતા ભાગોને ભરવાના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે. બિનરેખીયતાના પ્રકાર અનુસાર ઉપકરણમાં દાખલ કરેલ પ્રોગ્રામ અનુસાર નજીકના ભાગોના સરહદ બિંદુઓ પર જમ્પમાં ફિલિંગ ફ્રીક્વન્સીઝ બદલાય છે. પછી રેખીય જથ્થાને એકાત્મક કોડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.

બિનરેખીયતાનો આંશિક રેખીય અંદાજ પણ ડિજિટલ લીનિયર ઇન્ટરપોલટરનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. આ કિસ્સામાં, પ્રક્ષેપ અંતરાલો ભરવાની આવર્તન માત્ર સરેરાશ પર સ્થિર રહે છે.

ભાગોના રેખીય અંદાજની પદ્ધતિ પર આધારિત ડિજિટલ લાઇનરાઇઝર્સના ફાયદાઓ છે: સંચિત બિનરેખીયતાના પુનઃરૂપરેખાંકનની સરળતા અને એક બિનરેખીયતામાંથી બીજી તરફ સ્વિચ કરવાની ઝડપ, જે ખાસ કરીને હાઇ-સ્પીડ કેન્દ્રિય નિયંત્રણ સિસ્ટમ્સમાં મહત્વપૂર્ણ છે.

સાર્વત્રિક કેલ્ક્યુલેટર, મશીનો ધરાવતી જટિલ નિયંત્રણ પ્રણાલીઓમાં, આ મશીનોમાંથી સીધું જ લીનિયરાઇઝેશન કરી શકાય છે, જેમાં ફંક્શન અનુરૂપ સબરૂટિન સ્વરૂપે એમ્બેડ કરવામાં આવે છે.