СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ В ИЗМЕРИТЕЛЬНУЮ ЦЕПЬ




 

Измерительные цепи, в которые включаются реостатные преобразователи, обычно питаются постоянным напряжением, но могут питаться и переменным. Напряжение питания преобразователя определяется его допустимой мощностью (для самых малогабаритных преобразователей допустимая мощность составляет не менее 0.1Вт) и сопротивлением. Напряжение питания, как правило, стабилизируется. Наиболее распространенным является включение преобразователя в виде управляемого делителя напряжения или включение преобразователя в измерительный мост. Номинальное изменение сопротивления реостатного преобразователя достигает 90%, поэтому необходимо учитывать нелинейность, вносимую измерительной схемой, и, исходя из допустимой погрешности линейности, выбирать сопротивление измерительного прибора.

На рис.12 приведены схемы наиболее типичных цепей приборов с реостатными преобразователями.

 

 

1) Ток, протекающий через указатель цепи, приведенной на рис.12- а, имеет выражение:

 

 

(6)

 

где

- отклонение движка, соответствующее текущему значению измеряемой величины;

- номинальное отклонение, при котором полностью отключается сопротивление линейного реостата

Если отклонение движка угловое, то вместо и следует соответственно подставить j и jн. Как видно из приведенной зависимости, связь тока с отклонением движка нелинейна, поэтому цепь, приведенную на рис.12- а, применяют редко.

 

2) В цепи на рис. 12- б реостатный преобразователь включен делителем напряжения. Для напряжения Uj этой цепи имеем:

 

(7)

 

Наличие в знаменателе члена приводит к нелинейной зависимости выходного напряжения Uj от отклонения j. Однако при бесконечно большом значении сопротивления R0 (например, при использовании указателя, включенного через усилитель) это член оказывается равным нулю связь между выходным напряжением Uj k и углом j становится линейной:

 

(8)

На практике чаще всего в качестве указателя применяют прибор с конечным значением сопротивления. Поэтому при измерении возникает погрешность gнл от нелинейности.

3) Цепи, приведенные на рисунках12- в и 12- г, характеризуются такой же нелинейностью, как и цепь на рис.12- б, но позволяют при применении указателя с двусторонней шкалой измерять отклонение измеряемой величины в обе стороны от нуля.

В ряде случаев реостатный преобразователь образует два плеча (рис.12- г),

а сдвоенный преобразователь (рис.12- д) – четыре плеча моста. Нелинейность, обусловленная при этом мостовой цепью, как правило, невелика.

Как ток I, так и выходное напряжение при использовании схем, приведенных на рис. 12 , б и в зависят от постоянства напряжения источника питания. Это касается также и схем, приведенных на рис. 12- г и д, если отсчет производится по указателю, т.е. при работе мостов в неравновесном режиме.

4) Цепь, изображенная на рис.12- е с логометром в качестве указателя лишена этого недостатка, поскольку отклонение логометра, являющееся функцией отношения токов, а следовательно, и перемещения движка, в определенных пределах не зависит от напряжения U источника питания:

(9)

 

Зависимость токов I1 и I 2 от перемещения l в этой цепи нелинейна и аналогична зависимости для тока в цепи, показанной на рис.12- а. Однако, изменяя форму полюсных наконечников или сердечника измерительного механизма логометра, можно получить нужный вид зависимости

a = f 1(I 1/ I 2), а, следовательно, и требуемый характер шкалы a = f(l) измерительного устройства в целом.

 

2.7 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

Достоинства реостатных преобразователей перемещения:

· отсутствие реактивных усилий на подвижную часть;

· высокая перегрузочная способность;

· высокий коэффициент эффективности;

· компактность;

· возможность применения на постоянном и переменном токе;

· удобство эксплуатации.

Недостатки реостатных преобразователей перемещения:

· засорение контактной дорожки;

· недостаточно высокая надежность из-за наличия скользящих контактов;

· пожароопасность.

2.8 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

 

Реостатные преобразователи перемещения применяются в качестве промежуточных элементов измерительных и регулирующих устройств. Так как многие неэлектрические величины могут быть преобразованы в перемещение (с помощью упругих механических элементов), то реостатные преобразователи перемещения широко используются в датчиках давления, силы, ускорения, расхода, уровня и т.п.

В качестве примера рассмотрим устройство реостатных уровнемеров, применяемых в автомобилях, самолетах и т.д. Уровнемер – потенциомер измерителя уровня масла или топлива в баках, преобразующий в электрический сигнал механическое перемещение поплавка при повышении или понижении уровня жидкости. Устройство датчика бензиномера изображено на рис.13- а. От поплавка 1, погружаемого в бак с бензином, идут тяги и рычаги 6 и 7 к движку 2 реостатного преобразователя 3. Для того, чтобы пары бензина не могли проникнуть в камеру реостатного преобразователя, рычаг, передающий перемещение поплавка к движку, проходит через гибкую металлическую гофрированную трубку (сильфон) 4; эластичный сильфон, герметизируя камеру, не препятствует качанию рычага. Преобразователь крепится к баку при помощи фланца 5.

Измерительная цепь бензиномера приведена на рис.13- б. Указателем является магнитоэлектрический логометр, обе рамки которого включены последовательно с сопротивлениями обеих половин реостатного преобразователя. При изменении положения движка, связанного с поплавком, токи в обеих рамках изменяются с различными знаками, вследствие чего изменяется отношение этих токов, а, следовательно, и отклонение стрелки указателя. Сопротивления r1 и r2 служат для регулировки прибора на заданный предел измерения. Шкала указателя градуирована в литрах.

Так как в самолете может быть несколько баков, то желательно иметь показания количества топлива в каждом из них отдельно, а также суммарного количества топлива во всех баках. При этом баки могут быть различного объема и различной формы. Поэтому и реостатные преобразователи должны быть выполнены различными по сопротивлению и по профилю, т.е. по характеру функции R = f (X), где X – перемещение движка от начального положения.

Погрешность прибора при использовании нескольких преобразователей с одним указателем достигает 5-10 % от номинального показания. При использовании логометра дополнительная погрешность при изменении напряжения питания на ±10% не превосходит 1-2% (в зависимости от величины отклонения стрелки), а погрешность от изменения окружающей температуры на ±10 градусов не превышает 0.5%.

 

 

 

 

Рис. 13 Датчик и схема электрического бензиномера

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В системах автоматики и информационно-измерительной техники ввиду относительной простоты в конструктивном исполнении, хороших точностных характеристик и удобства в эксплуатации целесообразно применять электромеханические резистивные преобразователи перемещения.

Представляется возможным дальнейшее развитие измерительных преобразователей данного типа по пути повышения точности (создания прецизионных устройств), миниатюризации, повышения надежности, снижения пожароопасности и расширения области применения.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1) В чем заключается основной принцип действия резистивных преобразователей перемещения?

2) Какие разновидности реостатных преобразователей существуют?

3) В чем заключается различие между контактными и реостатными преобразователями?

4) Чем обусловлены погрешности резистивных преобразователей перемещения?

5) Перечислите основные пути повышения точности реостатных преобразователей перемещения.

6) Какие существуют способы включения реостатных преобразователей в измерительную цепь?

7) В каких областях применяются реостатные преобразователи перемещения?

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин: М.-Л.: Энергия, 1966,690 стр.

2. Левшина Е.С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин: Л.:Энергоатомиздат,1983, 320стр.

3. Зарипов М. Ф., Ураксеев М. А. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин: Уфа, 1974,236стр.

4. Зарипов М. Ф., Ураксеев М. А. Функциональные преобразователи перемещения: М.: Машиностроение, 1976,133стр.

5. Спектор С. А. Электрические измерения физических величин:

Л.:Энергоатомиздат,1987, 230стр.

6. Белевцев А. Т. Потенциометры. М.: Машиностроение, 1969,328стр.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2023-02-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: