РАСЧЕТ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИОМЕТРА

Теоретическое введение

Одним из самых совершенных методов измерения, позволяющем измерять малые величины с высокой точностью, является компенсационный метод. Для измерения малых значений ЭДС используются автоматические компенсаторы постоянного тока, называемые автоматическими потенциометрами, когда они работают в комплекте с термопарами /3/. На входе такого компенсатора используется измерительное устройство сравнения напряжений, в котором измеряемая термо–ЭДС и компенсирующее напряжение, а также входная цепь усилителя некомпенсации включены последовательно. То есть в автоматическом потенциометре термо–ЭДС непрерывно компенсируется напряжением, снимаемым с реохорда измерительной цепи, которое является выходным напряжением неуравновешенной мостовой измерительной схемы. Следовательно, в основу построения автоматического потенциометра положена измерительная схема неуравновешенного моста.

Для обеспечения высокой чувствительности и линейности шкалы автоматического потенциометра необходимо обеспечить /2/:

- постоянство сопротивления реохорда;

- стабильность тока, протекающего по реохорду;

- постоянство температуры свободных концов и чувствительности термопары.

Постоянство сопротивления реохорда обеспечивается применением для его изготовления проволоки из палладий–вольфрамового сплава ПдВ–20, имеющей высокостабильное удельное сопротивление, обладающей износоустойчивостью и антикоррозионными свойствами.

Необходимая стабильность измерительного тока, протекающего по реохорду, обеспечивается применением высокостабильного источника напряжения для питания измерительной схемы.

При проведении технических измерений в промышленности практически невозможно добиться постоянства температуры свободных концов термопары. Поэтому в автоматических потенциометрах применяют компенсацию погрешности, возникающей из–за изменения температуры свободных концов, путем включения медного резистора R_м. Изменение температуры резистора R_м вызывает изменение его сопротивления, но не появляется дополнительное падение напряжения, компенсирующее изменение термо–ЭДС. Эта компенсация происходит автоматически.

Линейность шкалы потенциометра достигается за счет применения высококачественных термопар с постоянной чувствительностью.

На рис. 2.1 показана измерительная схема автоматического потенциометра, являющаяся типовой для измерения термо–ЭДС. Ее составными элементами являются /3/:

- реохорд R_р, который выполняет роль уравновешивающего устройства;

- шунтирующий резистор R_ш, предназначенный для ограничения тока через реохорд;

- резисторы R_н и R_к, определяющие начальное и конечное, соответственно, значения (диапазон показаний) шкалы. Резисторы r_н и r_к в виде спиралей являются частями резисторов R_н и R_к и предназначены для точной подгонки шкалы, их сопротивление обычно принимается равным 0,5 0,7 Ом;

- медный резистор R_м, предназначенный для автоматической компенсации влияния изменения tо – температуры свободных концов термопары;

- балластный резистор R_А, используемый для ограничения тока в измерительной схеме;

- сравнительный резистор R_с

- балластный резистор R_т, ограничивающий ток в цепи источника питания;

- переменный резистор R_рт для регулирования величины рабочего тока.

Электронный усилитель постоянного тока ЭУ включен в диагональ а–б и является нулевым индикатором. К выходу усилителя подключен асинхронный реверсивный микродвигатель РД.

Для питания измерительной схемы автоматического потенциометра используется стабилизированный источник постоянного тока ИПС, включенный в диагональ в–г. Привод диаграммной ленты отсчетного устройства осуществляется с помощью синхронного микродвигателя СД.

Рис. 2.1 – Измерительная схема автоматического электронного потенциометра

ЭУ – электронный усилитель;

РД – реверсивный двигатель;

СД – синхронный двигатель