Компенсационные (потенциометрические) схемы

Ø Компенсационные (или потенциометрические) преобразова­тели используются для измерения напряжений методом срав­нения с известным опорным напряжением и объединяют в себе два метода сравнения - дифференциальный и нулевой.

В простейшем случае потенциометрический измерительный преобразова­тель представляет собой дифференциальную схему, в которой величина ЭДС E _d, развиваемая источником сигнала (датчиком генераторного типа) сравни­вается с опорным сигналом E ₀- точно известной величиной ЭДС, например мерой ЭДС (рис.2.56), а в качестве измерительного прибора используется нуль-индикатор, Очевидно, что в этой схеме ток в цепи нуль-индикатора бу­дет отсутствовать, если ЭДС источника сигнала равна опорной ЭДС и ЭДС, т.е. при выполнении ус­ловия E _d = E ₀,

В потенциометрической схеме, показанной на рис. 2.56, возможно измерение только одного значе­ния сигнала датчика, равного величине опорной ЭДС. Для расширения пределов измерения в схему вводят прецизионный делитель напряжения, кото­рый позволяет формировать опорный сигнал, кото­рый может изменяться в достаточно широких преде­лах U ₀=(0,1-1) E ₀.

С этой целью (рис.2.57а) измерительная цепь датчика, представляющего собой источник ЭДС с внутренним сопротивление R _d под­ключается к прецизионному делителю напряжения – потенциометру R _k. Большое переменное сопротивление в цепи источника R _рег >> R _k служит для задания или ограничения тока через делитель. В такой компенсационной схеме ток через нуль-индикатор определяется разностью между величиной ЭДС источника сигнала E _d и величиной напряжения в точке подключения измерительной цепи к делителю напряжения U _k= kE ₀:

Следовательно, ток через нуль индикатор потенциометрической измери­тельной схемы будет равен нулю, I =0, при условии, что величина ЭДС дат­чика в точности равно опорному напряжению, т.е. эталонной ЭДС, умножен­ной на коэффициент деления потенциометра k:

Следовательно, если связать движок переменного сопротивления R _k (по­тенциометра или делителя напряжения) с указателем и измерительной шка­лой, которая предварительно прокалибрована в единицах напряжения, то из­менением положения движка можно найти такое значение коэффициента де­ления k, при котором ток в измерительной цепи будет равен нулю и согласно уравнению () определить величину ЭДС датчика. Т.е. фактическим измери­тельным прибором является не нуль-индикатор, который в этой схеме в принципе не обязателен, а шкала с указателем, сопряженным с положением подвижного контакта переменного сопротивления (потенциометра).

Самым важным свойством потенциометрической схемы является то, что в момент равенства ЭДС источника сигнала и опорной ЭДС измерительная цепь не потребляет тока источника, т.е. ее эквивалентное сопротивление равно бесконечности.

Ø Потенциометрические преобразователи являются идеальной на­грузкой для генераторных датчиков - источников напряже­ния.

Ø Потенциометрические преобразователи являются наиболее точ­ным средством измерения малых ЭДС, особенно для дат­чиков, обладающих заметным внутренним сопротивлением, например термоэлектрических (термопар).

Дата добавления: 2015-03-31