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)
|
|
Рис. 1.6. Измерительная схема автоматического потенциометра
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.