Принцип действия и устройство потенциометра

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 «ПОВЕРКА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИОМЕТРА»

Цель работы

1. Изучение принципа действия и конструкции потенциометров.

2. Знакомство с установкой, ее назначением, возможностями,

правилами

3. Проведение проверки потенциометра.

Принцип действия и устройство потенциометра

Электронные потенциометры предназначены для непрерывного измерения электродвижущей силы постоянного тока, в частном случае электронный потенциометр используется для измерения температуры. При измерении температуры на вход потенциометра подключается термоэлектрический преобразователь.

Приборостроительная промышленность выпускает несколько видов электронных потенциометров. В зависимости от формы представления информации, потенциометрам присвоены следующие шифры:

КСП- компенсатор самопишущий потенциометрический;

КПП- компенсатор показывающий потенциометрический;

КПВ - компенсатор показывающий потенциометрический с вращающейся шкалой.

Кроме того, потенциометры подразделяются на миниатюрные (КПП, КСП-1.-КПВ-1), малогабаритные (КСП-2), нормальные (КСП-3 с дисковой диаграммой), повышенных габаритов (КСП-4).

Bсе перечисленные потенциометры кроме функций измерения могут выполнять и ряд других функций, к числу которых относятся:

1. Сигнализация о достижении какого-либо заданного значения (макс- мин- норма);

2. Регулирование параметра по заданию;

3. Преобразование сигнала для связи с ГСП (для этого в приборах используют встроенные измерительные преобразователи с целью получения на выходе унифицированных сигналов для связи с различными ветвями ГСП. По виду выходного сигнала преобразователи различают на пневматические, частотные, токовые и преобразователи напряжения).

Работа потенциометра как измерительного прибора основана на нулевом (компенсационном) методе измерения. Компенсационный метод измерения основан на уравновешивании измеряемой ЭДС падением напряжения, значение которого может быть определено.

Основное преимущество компенсационного метода заключается в том, что значение термо-ЭДС не зависит от сопротивления цепи термоэлектрического термометра.

Для более эффективного использования компенсационного метода измерения термо-ЭДС применяется потенциометр с постоянной силой тока, в состав которого входит нормальный элемент. Нормальный элемент – это электрохимический источник постоянной ЭДС, которая известна с высокой точностью (1,0186 В). Так как нормальный элемент обладает малой мощностью его в качестве источника питания использовать нельзя; его используют как эталон (мера) ЭДС.

Потенциометры с постоянной силой рабочего тока повышают точность измерения термо-ЭДС (класс точности приборов 0,05), однако при работе с ними может иметь место погрешность, вызванная непостоянством температуры холодного спая термоэлектрического термометра, поэтому на производстве эти потенциометры применяют редко.

Рис. 1. Упрощенная измерительная схема автоматического потенциометра.

Более широкое применение нашли автоматические потенциометры. Как следует из названия, автоматические потенциометры предназначены для измерения термо-ЭДС без участия человека. Кроме ряда дополнительных функций автоматические потенциометры выполняют корректировку результата измерения на температуру холодного спая термопары.

Термо-ЭДС термоэлектрического термометра Е_Т уравновешивается падением напряжения на участке б-е автоматически. Если U_бе не равно Е_Т, то на вход электронного блока ЭБ подается разность сигналов DU =U_бе - Е_Т, которая усиливается. Далее сигнал поступает на двигатель, который перемещает движок реохорда R_P таким образом, что DU начинает уменьшаться и становится равным нулю, после чего выходной сигнал ЭБ не будет вызывать движения реверсивного двигателя и движок реохорда остановится. Вместе с перемещением движка реохорда по шкале прибора одновременно перемещается стрелка, отмечая показания измеряемой температуры. Источник питания стабилизированный ИПС используется для стабилизации рабочего тока.

Для автоматического введения поправки на температуру холодного спая термоэлектрического термометра в схеме потенциометра имеется медный резистор (R_M), который расположен рядом с холодным спаем термопары и имеет ту же температуру, что и он. Из схемы видно, что медный резистор и измерительный реохорд включены в разные контуры с различными по знаку и значению рабочими токами (I₁=3 mA; I₂=2 mA). Это сделано для того, чтобы ввести и поправку в показания на температуру холодного спая и уравновесить термо-ЭДС.