Назначение всех элементов электронной функциональной схемы автоматического потенциометра
Измерительные схемы всех автоматических потенциометров предусматривают автоматическое введение поправки на температуру холодных спаев термопары. С этой целью они выполняются в форме неуравновешенного моста [1]. Все сопротивления измерительной схемы (рис. 7), кроме Rк, выполняются из манганина; сопротивление Rк - из меди или никеля.
Цепь источника тока составляют две ветви: рабочая, в которую включен реохорд Rp*, и вспомогательная, состоящая из двух сопротивлений (RНЭ и Rк). Наличие вспомогательной ветви автоматически позволяет ввести поправку на температуру холодных спаев термопары. Сопротивление Rк и холодные спаи термопары должны находится при одинаковой температуре. В приборе сопротивление Rк, располагается недалеко от места включения термопар.
Измеряемая ТЭДС термопары компенсируется падением напряжения на сопротивлении Rp, зависящего от положения движка реохорда, и сопротивлениях Rн и Rк:
Повышение температуры холодных спаев вызывает уменьшение ТЭДС термопары на величину 
. При этом падение напряжения на сопротивлении Rк одновременно возрастает. Тогда получаем равенство
Чтобы движок реохорда сохранял свое прежнее положение и потенциометр показывал измеряемую температуру, необходимо обеспечить равенство
Если ТЭДС термопары 
не равна падению напряжения Ubd, то напряжение небаланса 
подается на зажимы преобразовательного каскада, входящего в электронный усилитель ЭУ.
В преобразовательном каскаде постоянное напряжение небаланса преобразуется в переменное, которое затем усиливается по напряжению и мощности до значения, достаточного для вращения реверсивного двигателя (РД), который, вращаясь по часовой стрелке или против нее в зависимости от знака разбаланса, передвигает движок реохорда и восстанавливает равновесие измерительной схемы. Одновременно двигатель РД перемещает показывающую стрелку. При равновесии измерительной схемы, когда 
, реверсивный двигатель не вращается, так как на вход преобразовательного каскада напряжение не подается.
Для установки рабочего тока I1переключатель П, нормально находящийся в положении И (измерение), переводится в положение К (контроль). При этом одновременно устанавливается кинематическая связь реверсивного двигателя с движком реостата Rб и подключается электронный усилитель к цепи нормального элемента (НЭ) [1].
Если падение напряжения 
не равно ЭДС нормального элемента, то электронный усилитель так же, как и при измерении ТЭДС термопары, получает сигнал, равный разности между ЭДС нормального элемента и падением напряжения на сопротивлении RНЭ. Реверсивный двигатель, вращаясь по часовой стрелке или против нее в зависимости от знака разбаланса, передвигает движок реостата Rб, меняя величину питающего напряжения.
В момент равновесия, когда 
на электронный усилитель сигнал не подается, и реверсивный двигатель останавливается. В этот момент устанавливается вполне определенное значение рабочего тока I2.
В автоматических потенциометрах применяются усилители переменного тока, которые значительно проще, дешевле и надежнее усилителей постоянного тока.
2.2. Термопреобразователи сопротивления
2.2.1. Принцип работы термопреобразователя сопротивления. Диапазон измеряемых температур для каждого типа термопреобразователя сопротивления
Принцип действия термопреобразователя сопротивления основан на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении их температуры.
Металлические термометры сопротивления платиновые (ТСП) градуировки гр. 20 используются при длительных измерениях в пределах от 0°С до 650°С, а термометры градуировок гр. 21 и гр. 22 - с другими номинальными сопротивлениями при температуре — от —200°С до +500°С. Термометры сопротивления медные (ТСМ) изготавливаются градуировок гр. 23 и гр. 24 для измерения температур от —50°С до + 180°С [1].
Величину a, характеризующую изменение электросопротивления металлов при изменении температуры, называют температурным коэффициентом сопротивления. Если Rt электрическое сопротивление при некоторой температуре t, a Rо электрическое сопротивление при 0°С, то температурный коэффициент сопротивления можно определить по формуле
В соответствии с ГОСТ 6651-94 [5] используются следующие виды термометров сопротивления (см. таблицу 2).
Таблица 2
| Тип ТС | Номинальное значение сопротивления при 00 С, ОМ | Условное обозначение номинальной статической характеристики (НСХ) | Диапазон измеряемых температур |
| Платиновый (ТСП) | 1П 10П 50П 100П 500П | –2600С -+8500С | |
| Медный (ТСМ) | 10М 50М 100М | –2000С - +2000С | |
| Никелевые (ТСН) | 100Н | –600С - +1800С |
Для изготовления термометров сопротивления используются металлы: Pt, Cu, Ni, Fe.
Платина является наилучшим материалом для термопреобразователей сопротивления, так как легко получается в чистом виде, обладает хорошей воспроизводимостью, химически инертна в окислительной среде при высоких температурах, имеет достаточно большой температурный коэффициент сопротивления равный 3,94·10-3 С-1, и высокое удельное сопротивление 0,1·10-6 Ом·м. Платиновые преобразователи сопротивления используются для измерения температуры от -2600С до +11000С, при этом для диапазона температур от -2600С до +7500С используются платиновые проволоки диаметром 0,05мм – 0,1мм, а для измерения температур до +11000С, в силу распыления платины при этих температурах, диаметр проволоки составляет около 0,5мм.
Платиновые термопреобразователи сопротивления являются весьма точными первичными преобразователями в диапазоне температур, где они могут быть использованы. Платиновые термопреобразователи сопротивления используются в рабочих, образцовых и эталонных термометрах.
Недостатком платины является нелинейность градуировочной характеристики и, кроме того, платина – очень дорогой металл.
Медь – один из самых недорогостоящих металлов, легко получаемых в чистом виде. Медные термопреобразователи сопротивления предназначены для измерения температуры в диапазоне от -500С до +2000С. При более высоких температурах медь активно окисляется и потому не используется. Диаметр медной проволоки обычно 0,1мм.
Никель и железо благодаря своим относительно высокимтемпературным коэффициентам электрического сопротивления и сравнительно большим сопротивлениям хотя и используются для измерения температуры в диапазоне -500С до +2500С, однако широко не применяются. Это связано с тем, что градуировочная характеристика их нелинейна, а главное, не стабильна и не воспроизводима.
Полупроводниковые термометры сопротивления (термисторы) изготавливаются из окислов различных металлов с добавками. Наибольшее распространение имеют термометры сопротивления кобальто-марганцевые (КМТ) и медно-марганцевые (ММТ), использумые для измерения температур в пределах от -90°С до +180 °С. Используемые материалы: оксиды Ti, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Ge.
Дата добавления: 2015-08-01; просмотров: 2213;