Автоматические потенциометры

Принцип действия потенциометров основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой термоЭДС известной разностью потенциалов, образованной вспомогательным источником тока (рис. 1.6). Измерительная схема автоматического потенциометра содержит три замкнутых контура. Контуры II и III запитаны от источника стабилизированного питания ИПС, имеющего выходное напряжение постоянного тока 5В. С помощью резистора R _у устанавливается рабочий ток I ₂ = 2 мА. Для этого к клеммам К ₁ и К ₂ подключаются нормальный элемент и нуль–индикатор. Установка рабочего тока I ₂ осуществляется только при поверке и градуировке потенциометра. Резисторы R _б и R _н предназначены для установки значения тока I ₁ = 3 мА и начала шкалы. Реохорд R _р изготавливается из комбинированной проволоки специального сплава. Падение напряжения на участке ab устанавливаются с помощью шунта R _ш и сопротивления R _п. Для автоматического введения поправки на температуру свободных концов термоэлектрического преобразователя в контур III включен резистор R _м из медной проволоки. В состоянии равновесия, когда E (t t ₀)

скомпенсировано падением напряжения U _ce, ток в измерительном контуре III равен нулю и напряжение небаланса D U = E (t t ₀) – U _ce равно нулю. При изменении температуры в объекте измениться E (t t ₀) и на входе в нуль индикатор появиться напряжение небаланса D U, под влиянием которого формируется управляющий сигнал, подаваемый на реверсивный двигатель РД. Выходной вал последнего перемещает движок реохорда С до тех пор, пока D U не станет равным нулю. В состоянии равновесия каждому положению движка реохорда соответствует определенное значение термоЭДС. Поэтому вместе с движком перемещается указатель прибора.

Увеличение температуры свободных концов t ₀ на величину D t ₀ приведет к уменьшению термоЭДС на D Е и увеличению значения сопротивления резистора R _м на D R _м, что в свою очередь приведет к увеличению падения напряжения D U _de = I ₂×D R _м:

E (t t ₀) – D E = U _cb + U _bd – (U _dc + D U _dc) = U _ce – D U _de.

При неизменной температуре рабочего спая t и любой температуре свободных концов движок реохорда не будет перемещаться, если выполняется условие

D E = D U _dc = I ₂×D R _м (1.13)

Значение сопротивления резистора при температуре t ₀ определяется с учетом линейной зависимости сопротивления R _м от температуры из выражения (1.13):

(1.14)

где a – температурный коэффициент электрического сопротивления меди;

I ₂ = 2 мА;

= 50 ^оС.

Промышленностью выпускаются показывающие и регистрирующие, одноточечные и многоточечные с записью на ленточной и дисковой диаграмме; классы точности автоматических потенциометров равны 0,25; 0,5 и 1,0.

Шкалы автоматических потенциометров градуируют в милливольтах или в градусах Цельсия Международной практической шкалы. В последнем случае на шкале указывается градуировка термопары, которая предназначена для работы в комплекте с этим прибором.

При измерении температуры с помощью электронных автоматических потенциометров основными источниками погрешностей являются:

1. Отклонение градуировочной характеристики термопары от стандартной градуировочной таблицы.

2. Отклонение температуры прибора от градуировочной.

3. Основная погрешность и вариация прибора.

Источники погрешностей неизбежны при изготовлении и эксплуатации термопар.

Для исключения погрешности п. 2 необходимо исключить значительные колебания температуры окружающей среды, температура которой не должна выходить за пределы 0¸50 ^оС.

Погрешность п. 3 неизбежна при изготовлении и эксплуатации прибора. В настоящей работе ее величина определяется при поверке прибора.