Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Автоматический мост для измерения температуры. На рис.8,2 при ведена упрощенная схема автоматического уравновешенного одинар ного моста, применяемого для измерения температуры с помощью терморезистора Йг В одно из плеч моста включается терморезистор, подсоединяемый с помощью линии связи сопротивлением Я„г Три ос тальных плеча выполнены из термостабильных резисторов В, Я2, Я3 Я4. Уравновешивание моста при некоторой начальной температуре осуществляется изменением положения движка переменного резистора Л. При отклонении темперачуры от начальной изменяется сопротивление терморезистора и мост выходит из равновесия, появляется сигнал рассогласования Л~У, поступающий на вход усилителя. Усиленный электрический сигнал подается в обмотку управления ОУреверсивного двигателя РД, на валу которого имеется редуктор Р, механически связанный с движком переменного резистора А и указателем выходного устройства ВУ.
Посредством этих связей мост автоматически приводится в равновесие. Отработка сигнала рассогласования происходит до тех пор, пока Л~У больше порога чувствительности регулятора ЛГ„~„Выходная величина. может бь;ть отсчитана по шкале, отградуированной непосредственно в градусах Цельсия. Градуировка шкалы справедлива для каждого конкретного терморезистора. г— 1 3 1Ь Рис.8 2 Схема автоматического уравновешенного одинарного моста 350 Трехпроводное включение терморезистора позволяет существенно снизить влияние сопротивления соединительных проводов А на точность измерения.
Действительно, с учетом того, что два провода сопротивлением А„подсоединены в смежные плечи моста, а третий с таким же сопротивлением — в диагональ питания моста, получим. (~ ! ~л)~4 ~ 2(~3 "я) (8.2) П ГДе Л1= А,+ Я и Я 2=Я2+Л . При симметрии плеч моста, т.е. при К2 = Я4, получаем полное устранение влияния А на погрешность измерения. Шкала прибора, т.е. соответствующая зависимость а = ~ (Т), имеет линейный характер при включении терморезистора А, в плечо мостовой цепи, прилегающей к реохорду А. Автоматический потенциометр постоянного тока.
В качестве примера реализации автоматического устройства, использующего компенсационный метод измерения, рассмотрим потенциометр, работающий в комплекте с термопарой, на концах которой создается термо- ЭДС ЕгСхема его приведена на рис.8,3. Компенсирующее устройство этого потенциометра выполнено по мостовой схеме. Процесс измерения осуществляется в два приема. При положении К переключателя П происходит установка рабочего тока с использованием нормального элемента с ЭДС Е2,;.
Напряжение разбаланса ЛГ= Е~ — А2~1„2 поступает на вход усилителя. С выхода усилителя Рис 8.3 Схема автоматического потенпиометра постоянного тока напряжение подается на обмотку управления ОУ реверсивного двиг теля РД, который изменяет положение движка реостата Кр,„. Прибор автоматически доводит значение ЛУ до нуля. В этом случае в цеп„ УстанавливаютсЯ опРеДеленные токи 1р, 1 ! и 1 2. При положении И переключателя П происходит переключение ме ханической связи РД на движок В потенциометра.
Измеряемая ЭДС Е, термопары уравновешивается компенсирующим напряжением (Вр! ~! ) ~р! ~2 ~р2 путем воздействия напряжения разбаланса ЛУ на реверсивный двига тель РД, механически связанный с движком В потенциометра, пол ожение которого влияет на сопротивление Я ! компенсирующего ре зистора.
Значение измеряемой термо-ЭДС Е, считывается согласно положению движка В на шкале, отградуированной в вольтах. Современные автоматические потенциометры для измерения температуры снабжаются стабилизированными источниками питания, Они не имеют нормального элемента и режима автоматической установки рабочих токов. Дифференциально-трансформаторное устройство !ДТУ). Схема рис.8.4 нашла широкое применение для измерения давления (автоматический манометр), уровня жидкости (уровнемер), расхода жидкости (расходомер), Основными узлами измерительной цепи являются дифференциальный трансформаторный преобразователь ДТП и компенсационный дифференциальный трансформатор КДТ.
По устройству ДТП и КДТ аналогичны. Их вторичные обмотки включены последовательно и встречно. Плунжер (подвижный сердечник) ДТП имеет возможность под воздействием какой-либо механической величины перемещаться вдоль оси катушек на расстояние Ь. На выходе ДТП при этом возникает сигнал Ух=И, а КДТ образует компенсирующее напряжение 352 Рис 8.4.Дифференциально-трансфер маторная схема Ц„, Если Г, ~ С~, то система отрабатывает сигнал ЛУ, = ( Ь' — (/, ) до тех пор, пока Л('~ не станет равным ЛС~ ор При этом угол поворота выходного вала РД является функционально связанным с величиной У„и отображает эту величину. Так как У = Г(б), то уравнение шкалы всего прибора представляется в виде а=~(о) . (8.3) При измерении давления р и уровня жидкости Е (рис.8.5,а,б) значения последних пропорциональны о, а так как Г = с 8, то все звенья системы являются линейными. В этом случае кулачок К (см.рис.8.4) выполняется с линейным профилем.
.8.5. Примеры применения ДТП лля измерения давления (а), уровня (б) и расхода жидкости (в) в,1 Вопрос 8.1. Что называют автоматическими измерительными приборам и? Вприпн17?ы Оуиипй ' 8.1.1. Приборы, оснащенные автоматическими выключателями. 8.1.2. Приборы с автоматическим процессом измерения. 8.1.3. Приборы с автоматическим выбором параметров для измерения. 353 Для расходомера (см.рис.8.5,в) 6 = сД, где Д = Цр~ -р,) — расход жидкости.
В этом случае для получения линейного уравнения шкалы прибора используют кулачок с квадратичным профилем (где Й и г — постоянные коэффициенты пропорциональности, определяемые конструкцией прибора), Дифференциально-трансформаторные измерительные схемы нашли применение в автоматических приборах типа ЭПИ п„п~" МР2 и др, Одним из основных параметров, характеризующих качество астатической системы регулирования, является порог чувствительности Л Ьо >р Его значение определяется в основном коэффициентом усиления усилителя. Поэтому при проектировании последнего основным требованием является обеспечение большого коэффициента усиления.
Кроме того, приведение в действие реверсивного двигателя требует большой выходной мощности. Поэтому между усилителем Уи РД применяют, как правило, промежуточный усилитель мощности (см.рис.8.4). Вопрос 8.2. Каков принцип действия автоматического моста для измерения температуры" Варианты ои~вета 8 2 1 Прямое измерение температуры и считывание со шкалы прибора 8 2 2 Разбалансировка плеч моста, которая приводит к изменения, показаний выходного устройства 8 2 3 Автоматическое уравновешивание моста при изменении темпе ратуры и считывание нового значения ее со шкалы выходного устройства 8.2.
ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ В этих приборах измеряемое напряжение преобразуется с помощью электронных устройств в постоянныи ток, который воздействует на магнитоэлектрический измерительный механизм со шкалой, градуи рованной в единицах напряжения Электронные вольтметры (ЭВ) об ладают широким диапазоном измерения (от десятков нановольт до десятков киловольт), большим входным сопротивлением (единицы мегаом), широким частотным диапазоном (от нуля до сотен мегагерц).
Различают вольтметры постоянного, переменного напряжения, универсальные, импульсные и селекгивные Электронные вольтметры постоянного напряжения (ЭВПН). Упрощенная структурная схема ЭВПН показана на рис 8 6, где УВ— усилитель входнои, У777' — усили'гель постоянного тока, ИМ вЂ” магнитоэлектрический измерительный механизм Можно показать, что угол отклонения 7ХМ с' = Кув Ку 5и с'» = Ки с" где К и К вЂ” коэффициенты преобразования И) и И77; 5о- — чувствительность ИМ по напряжению, Кс — коэффициент преобразования ЭВ Повышение чувствительности ЭВ путем повышения К наталкива- у ется на технические трудности из-за нестабильности работы УПТ, характеризующейся изменением К и дрейфом нуля Поэтому в таких ) вольтметрах К,,=! „а основное назначение УПТ вЂ” обеспечить большое входное сопротивление А,„В связи с этим предел измерения этих приборов не бывает ниже десятков милливольт Рис 8 6 Структурная схема элек-' тронного вольтметра постоянного напряжения 354 и Рис 8.7.
Диаграммы работы УПТ типа МДМ для ЭВПН и„— выходной сигнал модулятора, и — — выходной сигнал усилителя пе- у Ли ременного напряжения, 脄— выходной сигнал демодулятора Для построения высокочувствительных вольтметров постоянного напряжения применяют УПТ типа МДМ (модуляция сигнала — усиление — демодуляция). Среднее значение выходного напряжения в этом случае равно (,', = К„(т, (рис.8.7). В этом случае можно иметь большой К, так как дрейф нуля усилителей постоянного тока типа МДМ очень мал.
Такое построение ЭВПН позволяет обеспечить измерение напряжений порядка десятка микровольт. Например, вольтметр типа В2-25 имеет диапазон измерения от 3 до 1000 мкВ (у этого вольтметра К = 3.33 10~). Электронные вольтметры переменного напряжения. Структурная схема такого вольтметра (рис.8.8) включает в себя преобразователь переменного напряжения Пр, усилитель постоянного УПТ(рис.8.8,а) или переменного У- (рис.8 8,6) тока и магнитоэлектрический измерительный механизм ИИ Электронный вольтметр, построенный по схеме рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
