АВТОМА ТИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПОТЕНЦИОМЕТРЫ И МОСТЫ
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Электронные автоматические потенциометры и уравновешенные мосты применяют для
измерения, записи и регулирования температуры и других величин, изменение значений
которых может быть преобразо¬вано в напряжение постоянного тока или в изменение
активного сопро¬тивления.
Приборы состоят из трех основных узлов: измерительной схемы, электронного усилителя
и отсчетного устройства. В основу работы авто¬матических потенциометров положен
компенсационный метод измере¬ния, основанный на уравновешивании измеряемой величины
другой известной величиной. Компенсационный метод характеризуется высо¬кой точностью
измерения.
Типовая измерительная схема автоматического потенциометра приведена на рис. 22.
В одну диагональ мостовой схемы включен ста¬билизированный источник питания У2;
в другую через нуль-индикатор У\ подается ЭДС датчика УЗ. Если измеряемая ЭДС
равна падению на¬пряжения на реохорде R , то к усилителю У\, выполняющему функцию
нуль-индикатора, будет подведен нулевой сигнал и вся система будет находиться
в равновесии. При изменении ЭДС датчика на величину, рав¬ную или большую чувствительности
усилителя, на вход последнего по¬дается напряжение расбаланса, которое после преобразования
и усиле¬ния воздействует на уравновешивающий электродвигатель. Ротор по¬следнего,
вращаясь, перемещает движок реохорда до равновесного сос¬тояния схемы. Вращение
выходного вала реверсивного электродвига¬теля с помощью механической передачи
преобразуется в перемещение указателя.
42
11^
«3 Рис. 22. Измерительная схема автоматического потенциометра:
Лр — сопротивление реохорда; Rm — сопротивление подгонки реохорда к экви¬валентному
сопротивлению; RH — сопротивление подгонки начальной точки шкалы потенциометра;
Rn — сопротивление подгонки конечной точки шкалы потенцио¬метра; гн и гп — подгоночные
сопротивления; R& — сопротивление для ограни¬чения тока в измерительной схеме;
Rc — сопротивление для проверки наличия ра¬бочего тока в измерительной цепи; R^
— сопротивление для ограничений тока в цепи источника питания; Лрт — сопротивление
для установки величины рабочего тока в измерительной схеме; Rx, Ry, Я0у, ^ту —
сопротивления подводящих про¬водов между элементами измерительной схемы; RM —
сопротивление из медной проволоки для автоматического введения поправки на изменение
термоЭДС термопреобразователя при изменении температуры его свободных концов
Так как каждому значению ЭДС датчика соответствует определенное положение движка
реохорда и указателя, то в момент равновесия схемы положение указателя определяет
значение измеряемого параметра.
Измерительная схема потенциометра состоит из резисторов, каждый из которых имеет
свое назначение: Rp — сопротивление реохорда, урав¬новешивающего измерительную
схему; Rm — сопротивление подгонки реохорда к эквивалентному сопротивлению; RH
— сопротивление под¬гонки начальной точки шкалы потенциометра; Ra — сопротивление
подгонки конечной точки шкалы потенциометра; гн и гп — подгоночные сопротивления,
выполненные в виде спиралей и представляющие собой части сопротивлений RH и Rn.
Сопротивления служат: Ra — для ограничения тока в измерительной схеме; Rc — для
проверки наличия рабочего тока в измерительной цепи; ./? т — для ограничения тока
в цепи источника питания; R' — для уста¬новки величины рабочего тока в измерительной
схеме; Rx, Ry, Roy и
R
ту
для соединения элементов измерительной схемы. Все резисторы
43
Измерительная схема автоматического уравновешен¬ного моста:
v-
1^
сопротивление спирали реохорда; Яш — сопротивле¬ние для подгонки сопротивления
реохорда к эквивалентному сопротивлению; Лп и гп - сопротивления для регулировки
нижнего предела измерения; Rl, R2, R3 - резисторы плеч моста; Rn - сопротивление
для подгонки сопротивления соединительных проводов; RT — термопреобразователь
сопро¬тивления; RQ — сопротивление для ограничения тока:
Яни
сопротивления для ограничения нижнего предела из¬мерения
измерительной схемы, кроме RM, изготовляют из стабилизированной манганиновой проволоки.
Резистор RM выполнен из медной проволоки, имеющей большой температурный коэффициент
сопротивления, и рас¬положен в месте подключения компенсационных проводов к прибору.
В результате этого резистор RM и свободные концы термопары находят¬ся при одинаковой
температуре и изменение ЭДС термопары за счет изменения температуры свободных
концов компенсируется изменением падения напряжения на RM вследствие изменения
величины этого сопро¬тивления. Таким образом, компенсация температуры свободных
концов термопары осуществляется автоматически.
Уравновешивающим устройством в измерительных схемах потенци¬ометров является реохорд,
состоящий обычно из рабочей и токосъем-ной спиралей, выполненных из устойчивой
к износу и коррозии воль-фрамопалла лиевой проволоки, намотанной на две изолированные
мед¬ные шинки. Для повышения надежности работы схемы движок реохорда снабжают
контактами, выполненными из сплава золото — серебро — медь. В основу работы электронных
автоматических мостов положен нулевой метод измерения сопротивления. Типовая измерительная
схема автома¬тического уравновешенного моста показана на рис. 23. Она построена
по схеме уравновешенного моста, в одну диагональ которого включают источник постоянного
или переменного тока, а в противоположную диа¬гональ — электронный усилитель,
управляющий работой асинхронного электродвигателя следящей системы.
н
44
Измерительная мостовая схема состоит из резисторов, каждый из которых имеет свое
назначение: R — сопротивление спирали реохорда; [. R — сопротивление, служащее
для подгонки сопротивления реохорда I к эквивалентному сопротивлению. Сопротивления
Rn и гп определяют ь пределы измерения прибора,, причем Rn намотано на катушку,
агп -I подгоночное сопротивление имеет вид спирали.
Сопротивления RH и гн служат для регулировки нижнего предела , измерения. При
этом ги — подгоночное сопротивление в виде спирали, являющееся частью сопротивления
RH. Резисторы Rl, R2 и R3 — плечи моста.
Сопротивление RQ служит для ограничения тока измерительной цепи. Сопротивления
Rn предназначены для подгонки сопротивления соединительных проводов линии к определенному
значению. RT — термо¬преобразователь сопротивления, изменение сопротивления которого
пропорционально измеряемой температуре.
Для исключения температурной погрешности от изменения сопро-; тивления внешней
линии Rn подключение термопреобразователя сопро-i тивления выполняют по трехпроводной
схеме, т. е. точка питания моста - переносится непосредственно к термопреобразователю
сопротивления, в результате чего сопротивление линии распределяется на разные
плечи i моста.
Схема работает следующим образом. При изменении температуры I контролируемого
объекта изменяется сопротивление термопреобразо-JL вателя сопротивления RT, в
результате чего нарушается равновесие мос-Ь товой схемы. В измерительной диагонали
моста появляется напряжение F разбаланса, поступающее на усилитель У\, выполняющий
роль нуль-инди-I катора. Напряжение разбаланса в усилителе усиливается до величины,
Г достаточной для приведения в действие реверсивного электродвигателя, [ ротор
которого, вращаясь, перемещает движок реохорда до равновес¬ного состояния схемы.
Вращение выходного вала реверсивного электродвигателя с по-| мощью механической
передачи преобразуется в перемещение указателя. I Так как каждому значению термопреобразователя
сопротивления соот-Г ветствует определенное положение движка реохорда и указателя,
то в V момент равновесия схемы положение указателя определяет значение !'•' измеряемого
параметра. Полярность сигнала зависит от величины сопро-I тивления датчика по
отношению к значению сопротивления реохорда в момент равновесия.
Уравновешивающим устройством в измерительных схемах мостов Е является калиброванный
реохорд, аналогичный по своему устройству Г с реохордом, применяемым в автоматических
потенциометрах.
Используются технологии
uCoz