Расчет измерительной схемы автоматического электронного потенциометра проводится в следующей последовательности /3, 4/.
2.2.1 Исходные данные для расчета
тип термопары;
tн – начальное значение температуры диапазона показаний, ºС;
tк – конечное значение температуры диапазона показаний, °С;
Rр – сопротивление реохорда, Ом;
λ – доля нерабочей части реохорда на начальном и конечном участках;
Rэ – эквивалентное сопротивление реохорда с шунтирующим резистором, Ом;
tо и 
– пределы изменения температуры свободных концов термопары, °С;
Енэ – нормированное номинальное значение падения напряжения на резисторе Rс, В;
Uип – выходное напряжение ИПС, В;
J0 – номинальное значение силы тока в цепи ИПС;
Rип – сопротивление нагрузки ИПС.
Материал терморезистора – медь с температурным коэффициентом электрического сопротивления α = 4,25 ∙ 10-3 К-1.
2.2.2 Значение токов в верхней J1 и J2 измерительных ветвях принимается на основании следующих условий:
– требуется получить необходимое падение напряжения на реохорде и резисторах;
– ток не должен приводить к заметному нагреву элементов схемы.
2.2.3 По заданному типу термопары и значениям tн и tк, по градуи–ровочным характеристикам, помещенным в таблице П2, определяются значения термо–ЭДС для начала Ен и конца Ек шкалы и диапазон измерения (с учетом температуры свободных концов в начальной точке при t0).
Ен = Е(tн; 0) – Е(t0; 0)
Ек = Е(tк; 0) – Е(t0; 0)
Е = Ек – Ен.
2.2.4 Определяется сопротивление сравнительного резистора Rс. При этом принимается, что падение напряжения на резисторе при протекании тока J2, должно соответствовать ЭДС нормального элемента Енэ= 1,0186 В:
Rc = Енэ / J2 = 1,0186 / (2 ∙ 10-3) = 509,3 Ом.
2.2.5 По заданным значениям сопротивлений реохорда и эквивалентного вычисляется сопротивление шунтирующего резистора:
Rш = Rр ∙ Rэ / (Rр – Rэ)
2.2.6 Приведенное сопротивление цепи реохорда определяется сопротивлениями трех параллельно соединенных резисторов Rш, Rр и Rк
Rп = Rк ∙ Rэ / (Rк + Rэ). (1.1)
Падение напряжения на нем в рабочем участке реохорда при протекании тока J1 должно соответствовать диапазону измерения:
J1 ∙ Rп ∙ (1–2 ∙ λ) = ∆Е,
тогда
Rп = ∆Е / (J1 ∙(1–2 ∙ λ)). (2.2)
Совместное решение уравнений (2.1) и (2.2) дает
Rк = Rэ ∙ ∆Е / (Rэ ∙ J1 ∙ (1 – 2 ∙ λ) – ∆Е).
По формуле (6.1.) вычисляется значение Rп.
2.2.7 Электрическое сопротивление медного резистора подчиняется уравнению:
, (2.3.)
где 
– сопротивление резистора при t = 0 °С, Ом.
Тогда
и изменение сопротивления медного резистора Rм при изменении температуры свободных концов с tо до 
будет составлять:
и
.
Значение сопротивлений резисторов температурной компенсации Rм и резистора Rн, определяющего начальное значение шкалы потенциометра, определяется исходя из условий равновесия измерительной схемы, когда движок реохорда установлен в крайнее левое положение. При этом термо–ЭДС между точками а и б должна компенсироваться падением напряжения на резисторах Rм и Rн:
– при температуре 
(2.4)
– при температуре tо 
:
(2.5)
где Е (; 
) – снижение термо–ЭДС термопары, вызванное повышением температуры свободных концов с до , определяемое по градуировочной таблице П3. (приложение 3):
Е (; ) = Е (; ) – Е (; 0).
Совместное решение уравнений (2.4.) и (2.5.) с учетом (2.3.) дает значение сопротивления резистора Rм при температуре свободных концов термопары :
и
2.2.8 Значение сопротивления подгоночных спиралей принимается обычно равным rн = rк =1 Ом.
2.2.9. Сопротивление балластного резистора RА определяется, исходя из условий равновесия при правом крайнем положении движка реохорда
RА = (Rc ∙ J2 – (1 – λ) ∙ Rп ∙ J1 – Ен) / J1.
2.2.10 Сопротивление резисторов Rт и Rрт в цепи источника питания определяется по формуле:
.
Обычно принимается значение сопротивления резистора Rрт приблизительно в 10 раз меньше сопротивления балластного резистора Rт.
2.2.11 Проверку правильности расчета можно осуществить по формуле:
.
2.2.12 Результаты расчета сводятся, в таблицу
| Rc | Rп | RА | |||
| Rт | Rк | ||||
| Rрт | Rм | ||||
| Rш | Rн |
Пример расчета
2.3.1 Исходные данные для расчета тип термопары – ТХК.
tн = 300 °С; tк = 600 °С; Rр = 120 Ом;
λ = 0,025; Rэ = 90 Ом; t0 = 20 °С;
= 50 °С; Енэ = 1,0186 В; Uип = 5 В;
J0 = 5 мА; Rип = 1000 Ом.
2.3.2 J1 = 3 ∙ 10-3 А; J2 = 2 ∙ 10-3 А
2.3.3 Ен = 22,806 – 3,299 ∙ 20 / 50 = 21,4864 ≈ 21,49 мВ
Ек = 49,094 – 3,299 ∙ 20 / 50 = 47,7744 ≈ 47,77 мВ
(поскольку в таблице П3 приводятся значения ТЭДС только при t = 50 °С, значение Е (20;0) определяется экстраполяцией Е (50;0) ∙ 20 / 50).
Е = 47,77 – 21,49 = 26,28 мВ = 26,28 ∙ 10-3 В.
2.3.4 Rc = 1,0186 / (2 ∙ 10-3) = 509,3 Ом.
2.3.5 Rш = 120 ∙ 90 / (120 – 90) = 360 Ом.
2.3.6 Rк = 90∙26,28 ∙10-3/ (90∙3∙10-3∙(1 – 2 ∙ 0,025) – 26,28 ∙10-3)=
= 10,2736 ≈ 10,27 Ом
2.3.7 Е (50;20) = 3,299∙3,299∙2 / 50 = 1,9794 мВ = 1,9794∙10-3 В
= 1,979∙10-3∙(1+4,25∙10-3/ 20) / (2∙10-3∙4,25∙10-3∙(50 – 20)) = 8,4204 ≈ 8,42 Ом
Rн = (21,49∙10-3+ 2∙10-3∙8,42 – 3∙10-3∙9,22∙0,025) / (3 ∙10-3) =12,5461 ≈12,55 Ом.
2.3.8 Принимается rн = rк = 1 Ом.
2.3.9 RA = (509,3∙2∙10-3– (1 – 0,025)∙9,22∙3∙10-3– 21,49∙10-3) / (3∙10-3) = 323,3805 ≈
≈ 323,38 Ом
2.3.10 (Rт + Rрт) = 1000 – ((8,42 + 509,3)∙(12,55 + 9,22 + 323,38)) / / (8,42 + 509,3 + 12,55 + 9,22 + 323,38) = 1000 – 207,0891 = = 792,9108 ≈ 792,91 Ом
Принимаем Rт =750 Ом Rрт = 50 Ом.
2.3.11 Проверка расчета
(3∙10 
) / (2∙10 ) = (8,42 + 509,3) / (12,55 + 9,22 + 323,38)
1,50 = 1,4999...
2.3.12 Rс – 509,3 Ом Rп = 9,22 Ом RА = 323,38 Ом
Rт = 750 Ом
Rк =10,27 Ом
Rрт = 50 Ом Rм = 8,42 Ом
Rщ = 360 Ом Rн = 12,55 Ом.