Автоматические потенциометры и мосты

В измерительной технике много лет широко используются автоматиче­ские самопишущие электронные потенциометры и мосты, которые применя­ются при измерении различных физических величин, преобразованных в из­менение ЭДС или сопротивления соответствующего датчика. В этих элек­тромеханических измерительных приборах автоматическая реализация нуле­вого метода сравнения достигается путем введения в измерительную схему цепи отрицательной обратной связи. Цепь обратной связи включает усили­тель мощности и электродвигатель, жестко сопряженный с подвижным кон­тактом прецизионного переменного сопротивления (потенциометра) и указа­телем измерительной шкалы. В качестве переменного сопротивления в таких приборах обычно используется тонкая спираль или натянутая тонкая прово­лока (реохорд), выполненные из сплава с большим удельным сопротивле­нием и высокой стойкостью к истиранию, например манганина, сплава вольфрам-палладий и других. Измерительная шкала приборов градуируется в единицах измеряемой величины (температуры, давле­ния и т.п.) и может быть плоской или круго­вой, соответственно запись показаний осу­ществляется на диаграммной ленте или диа­граммной бумаге.

Ø Самопишущие электромехани­ческие регист­рирующие приборы обеспечи­вают достаточно малую по­грешность измерений (0,5-1%) и сохранение всех преимуществ мостового и потенциометри­ческого методов сравнения при минимальных требования к точности используемых электронных компонентов и схемных решений

В автоматических потенциометрах (рис.2..57б) ток в измерительной цепи датчика замыкается через вход электронной схемы усилителя мощности. Вы­ходной сигнал с этого усилителя пропорционален току в измерительной цепи и имеет мощность, достаточную для вращения вала электродвигателя. При равенстве ЭДС датчика и напряжения на потенциометре ток в измерительной цепи равен нулю и двигатель неподвижен. При любом изменении сигнала датчика в измерительной цепи появляется ток и двигатель начинает переме­щать подвижный контакт потенциометра в направлении, противоположном знаку изменения ЭДС. Это перемещение будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто новое положение контакта, при котором ЭДС дат­чика и потенциал в этой точке не сравняются и ток в измерительной цепи снова станет равным нулю.

Аналогичное решение применяется и в автоматических уравновешенных мостах, в которых цепь обратной связи включается в измерительную диаго­наль мостовой схемы (Рис. 2.59а) и управляет величиной сопротивления в од­ном из плеч моста.

Современные автоматические потенциометры и мосты также построены на схеме с использованием отрицательной обратной связи, но эта связь реа­лизуется с помощью аналоговых электронных схем на основе операционных усилителей. Например, в самом простом виде автоматический электронный потенциометр может быть построен с использованием основного свойства операционного усилителя - при наличии цепи обратной связи разность по­тенциалов между его входами все­гда стремится к нулю. Следовательно, в схеме, показанной на рис.2.60, на­пряжение на выходе ОУ будет пропорционально разности опорного напря­жения и ЭДС датчика U_вых=k(E₀-E _x). Для создания электронного автоматиче­ского моста можно, например, использовать зависимость выходного сопро­тивления ОУ величины коэффициента обратной связи, подключив датчик в цепь обратной связи операционного усилителя, а измерительную диагональ моста ко входам ОУ.

Возможности современной аналоговой электроники и микропроцессор­ной техники позволяют полностью реализовать нулевой и компенсационный методы сравнения и отказаться от использования электромеханических са­мопишущих автоматических мостов и потенциометров. Такие приборы имеют значительно более высокие метрологические характеристики, снаб­жены функциями автоматической настройки диапазонов измерения, коррек­ции нелинейности и температурных иска­жений, дрейфа нуля и других неблагопри­ятных факторов. При этом существенно повышается и степень унификации средств измерений – изменение назначения и функций прибора производится путем смены только входных аналоговых уст­ройств и программного обеспечения при­бора, как например реализовано в серии микропроцессорных самопишущих прибо­ров ДИСК-250М (рис.2.61), который в за­висимости от комплектации может рабо­тать как в режиме автоматического моста, так и в режиме автоматического потенциометра, снабжен цифровой индика­цией измеряемой величины, может подключаться к внешним информацион­ным системам посредством унифицированного сигнала 4-20 мА или через стандартный интерфейс RS-485, имеет возможности цифровой математиче­ской обработки сигналов, например – извлечения квадратного корня.

Дата добавления: 2015-03-31