Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Дифференциальные измерительные схемы



Дифференциальная схема состоит из двух смежных контуров с источником питания, а измерительный прибор включен в общую ветвь контуров и реагирует на разность контурных токов. В дифференциальной схеме могут быть использованы как параметрические датчики (с изменяющимися сопротивлениями), так и генераторные (с изменяющейся ЭДС). Дифференциальные схемы включения параметрических датчиков показаны на рис. 8 — датчик включен в один контур; б — датчик включен в оба контура). ЭДС, питающие оба контура, одинаковы. Дифференциальная схема включения генераторного датчика показана на рис. 9. В этой схеме датчиком является так называемый дифференциальный трансформатор. При изменении магнитной связи между обмотками трансформатора ЭДС левого контура, например, возрастает, а правого — уменьшается. Изменение магнитной связи обусловлено контролируемой неэлектрической величиной. Например, оно может быть вызвано перемещением ферромагнитного сердечника в дифференциальном трансформаторе.

Рис. 8. Дифференциальные схемы включения параметрических датчиков.

Проведем сравнение дифференциальной и мостовой измерительных схем по чувствительности. В обеих схемах (рис. 10, а, б) будем использовать одинаковые датчики с изменяющимся активным сопротивлением R+ ΔR и одинаковое питание — от вторичной обмотки трансформатора с ЭДС, равной (при дифференциальной схеме имеется вывод от средней точки).

Для расчета токов в дифференциальной схеме используем метод наложения: сначала определим токи от одной ЭДС, затем — от другой (рис. 11).

Ток через прибор для расчетной схемы (рис. 11, а)

Ток через прибор для расчетной схемы (рис. 11, б)

 

 

Рис. 10. К расчету мостовой схемы включения датчика

Рис. 11. К расчету дифференциальной схемы включения датчика

Рис. 9. Дифференциальная схема включения генераторного датчика

Результирующий ток через прибор

Определение чувствительности дифференциальной схемы в общем виде приводит к довольно сложному уравнению, поэтому рассмотрим числовой пример. Пусть Е= 10 В; R= 10 Ом; ΔR = 0,1 Ом;

= 0,5 Ом. Тогда

Приращение тока для мостовой схемы определим по (7):

Таким образом, при одинаковых напряжениях питания, сопротивлениях датчика и измерительного прибора, приращениях сопротивления датчика дифференциальная схема дает большее приращение тока в измерительной цепи. Следовательно, дифференциальная измерительная схема имеет большую чувствительность, чем мостовая схема.

Ток в измерительной цепи мостовых и дифференциальных схем зависит от напряжения питания. Колебания напряжения питания приводят к появлению погрешности, так как ток через прибор и отклонение его стрелки изменяются даже при неизменном сопротивлении датчика.

Для уменьшения влияния напряжения питания на показания прибора используют так называемые логометрические схемы измерения. Логометром называется магнитоэлектрический прибор, противодействующий момент в котором создается не механически (пружиной), а электрически. На рис. 12 приведена принципиальная схема логометра для измерения сопротивления датчика Rд В магнитном поле постоянного магнита с полюсными наконечниками NS помещен стальной цилиндрический сердечник. В зазоре между сердечником и полюсными наконечниками помещены две обмотки w1 и w2, выполненные в виде рамок. При прохождении тока по рамке создается вращающий момент и рамка поворачивается. Зазор сделан неравномерным, чтобы вращающий момент изменялся в зависимости от угла поворота. Обмотки w1 и w2 намотаны так, чтобы моменты рамок были направлены навстречу друг другу. Рамки жестко соединены между собой под определенным углом. Вместе они могут поворачиваться одновременно с закрепленной на рамках стрелкой прибора. Токи к рамкам поддерживаются с помощью спиральных пружин, которые создают малый противодействующий момент, возвращающий рамки и стрелку в исходное положение, когда тока в приборе нет.

Рис. 1 Логометрическая измерительная схема

Датчик Rд включен последовательно с обмоткой w1, постоянный резистор R — последовательно с обмоткой w2. Если сопротивления Rд и R равны, то токи в рамках также равны (I1= I2) и подвижная система (обе рамки со стрелкой) займет положение, симметричное относительно оси полюсов NS. Если же сопротивление датчика изменится (например, увеличится), то ток I1 уменьшится и уменьшится момент M1 создаваемый этим током в рамке w1. Так как ток I2 и соответствующий ему момент M2 остался неизменным, то результирующий момент повернет подвижную систему на некоторый угол. При этом рамка w2 с большим током входит в расширяющийся зазор с меньшей индукцией, а рамка w1 с меньшим током, наоборот, входит в сужающийся зазор с большей индукцией. Момент М2 будет уменьшаться, а M1 — увеличиваться. При определенном угле поворота моменты сравниваются и подвижная система займет новое равновесное положение. Если же изменится напряжение питания цепи U, то в рамках w1 и w2 изменятся токи, притом одновременно и в одинаковой степени (так как рамки подключены к источнику питания параллельно). Соотношение токов и моментов останется неизменным и положение подвижной системы не изменится. Как видно, на положение стрелки влияют не сами токи, а их отношение, которое определяется сопротивлением датчика и не зависит от напряжения питания.




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.