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

Компенсационные измерительные схемы



Компенсационные схемы используют для измерения неэлектрических величин, которые преобразуются датчиками в ЭДС или напряжение. Сигнал датчика сравнивается с компенсирующим напряжением, вырабатываемым потенциометром. Подбор компенсирующего напряжения выполняется вручную или автоматически.

Приборы с автоматической компенсацией называют также автоматическими потенциометрами.

Рассмотрим простейшую компенсационную схему (рис. 13) с ручным уравновешиванием. Измеряемая ЭДС Ех или напряжение Uх уравновешиваются равным и противоположным по знаку напряжением UК, снимаемым с переменного проволочного резистора RК, представляющего собой часть резистора R. Этот резистор имеет два неподвижных вывода и один подвижный, выполненный в виде щетки, скользящей по проволоке. Все сопротивление резистора R включено в цепь источника питания с ЭДС Е. Переменное сопротивление RK пропорционально перемещению х движка (щетки): RK = (R/L) x, где L — общая длина проволочной намотки между неподвижными выводами. Соответственно и компенсирующее напряжение UK будет пропорционально перемещению движка х UK= (IR/L)x, где I — ток, проходящий через резистор R под действием ЭДС Е.

Движок необходимо перемещать до тех пор, пока компенсирующее напряжение UК не сравняется с измеряемым напряжением Uх: UK = Ux. Для определения положения точной компенсации используется чувствительный прибор (гальванометр или микроамперметр).

Рис. 13 Компенсационная измерительная схема с ручным уравновешиванием

Ток через прибор

(30)

где - сопротивление датчика; - сопротивление прибора.

Если компенсация произошла, то ток через прибор равен нулю: = 0. Значит, прибор в данном случае нужен не для измерения тока, а для определения его нулевого значения. Поэтому такой прибор называют нуль-индикатором (НИ). О значении измеряемого напряжения можно судить по перемещению движка, т.е. движок можно соединить со стрелкой, а вдоль резистора R расположить шкалу, проградуировав ее в единицах напряжения или сразу в единицах той неэлектрической величины, которая преобразуется датчиком в ЭДС Ех или в напряжение Ux.

Отметим также, что при компенсационном методе измерения Ех = Ux. Действительно, , но в момент компенсации = 0.

Точность измерения при компенсационном методе зависит от стабильности поддержания тока I в цепи питания резистора R. Ведь именно от силы этого тока зависит значение компенсирующего напряжения UK. Если ЭДС источника питания Е уменьшилась (из-за разряда аккумулятора или батарейки), то уменьшится и ток I. Для компенсации придется на большее расстояние х переместить движок резистора R, и стрелка укажет на иное, ошибочное значение измеряемой величины. Для поддержания стабильного тока питания I можно использовать регулировочный резистор и миллиамперметр или применить источник стабилизированного напряжения, как в автоматическом потенциометре (рис. 14).

Чувствительность компенсационной схемыможно определить как отношение приращения тока через прибор к вызывающему его изменению измеряемого напряжения:

(31)

Рис. 14. Схема автоматического потенциометра

Если достигнуто состояние компенсации, то измеряемое напряжение Ux уравновешено компенсирующим напряжением UK (Ux= UK) и ток через прибор равен нулю. Пусть измеряемое напряжение изменилось на ΔUx, а компенсирующее напряжение не изменилось (движок потенциометра резистора R неподвижен).

В этом случае разность между измеряемым и компенсирующим напряжениями равна ΔUx. Под действием этого напряжения через прибор пройдет ток

(32)

где — внутреннее сопротивление электрической цепи питания, замеренное на зажимах аб при отключенном датчике; — сопротивление прибора (нуль-индикатора); — сопротивление датчика. Сопротивление можно представить как параллельное соединение части сопротивления компенсирующего резистора с сопротивлением, состоящим из оставшейся части компенсирующего резистора (R - RK) и регулировочного резистора :

(33)

Подставив (32) и (33) в (31), получим выражение для чувствительности компенсационной схемы:

(34)

Анализ формулы (34) показывает, что чувствительность схемы зависит от RK, а так как RK = (R/L)x, то чувствительность зависит от положения движка х. Чувствительность непостоянна в разных точках шкалы. На рис. 15 показана зависимость чувствительности от положения движка компенсирующего резистора. В начальном положении движка (RK = 0) чувствительность максимальна: . В среднем положении движка чувствительность минимальна, что необходимо учитывать при точных измерениях ЭДС.

Компенсационный метод измерения применяется в цепях как постоянного, так и переменного токов. Однако потенциометры переменного тока дают меньшую точность измерения и сложнее, поскольку необходимо компенсировать падение напряжения не только по абсолютной величине, но и по фазе. Это требует одновременного регулирования не менее двух параметров для обеспечения полной компенсации. На практике стремятся упростить мост переменного тока, выполняя одну пару плеч моста чисто активными, а другую пару — из однотипных элементов.

Рис. 15. Зависимость чувствительности компенсационной схемы от положения движка потенциометра

 




Поиск по сайту:

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