Принцип действия, конструкция автоматического потенциометра КСП-4, описание его измерительной схемы
Потенциометры типа КСП-4 являются автоматическими приборами следящего уравновешивания Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) и предназначены для измерения, регистрации температуры и других величин, изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения, постоянного тока. Поверяемый потенциометр предназначен для измерения температуры в комплекте термопарой с НСХ ХА.
Электронные потенциометры типа КСП-4 являются приборами повышенной точности, обычно класса 0,25 и 0,5. Приборы могут быть одноканальным или многоканальным, ( по числу подключаемых термопар к одному прибору); работают в комплекте с термопарами стандартных градуировок. Регистрация показаний прибора осуществляется в прямоугольных координатах на диаграммной ленте с равномерной шкалой. Сопротивление линии связи для КСП-4, включая сопротивление термопары, не должно превышать 250 Ом. Устанавливается автоматический потенциометр на щитах управления.
Принцип действия потенциометра основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой Т.Э.Д.С.. известной разностью потенциалов.. Принципиальная электрическая схема автоматического потенциометра показана на рис. 4.1.
Термопара (источник измеряемой Т.Э.Д.С.) включается последовательно с электронным усилителем ЭУ в диагональ db компенсационной мостовой измерительной схемы, в другую диагональ включен источник стабилизированного питания ИПС, обеспечивающий постоянство рабочего тока в измерительной схеме.
Напряжение, компенсирующее измеряемую Т.Э.Д.С. термопары, определяется разностью потенциалов между точками d и b. Принцип работы потенциометра заключается б непрерывном уравновешивании измеряемой Т.Э.Д.С. E(t;t0) термопары напряжением U(d;b), между точками d и b мостовой схемы. Если 
, то сигнал разбаланса 
подается на вход усилителя. При изменении сигнала, поступающего с измерительного преобразователя, на входе усилителя возникает напряжение разбаланса постоянного тока, которое преобразуется в напряжение переменного тока и усиливается до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя РД, выходной вал которого будет вращаться в ту или иную сторону (в зависимости от знака сигнала разбаланса) до тех пор, пока напряжение, снимаемое с компенсационной схемы реохорда U(d;b), не станет равным по величине подаваемого стермопары Е(t;t0). Вращение выходного вала двигателя преобразуется в прямолинейное движение каретки, на которой закреплены указатель и устройство регистрации. Двигатель РД будет перемещать движок реохорда, изменяя напряжение U(d;b) до тех пор, пока оно не уравновесит измеряемую Т.Э.Д.С. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя определяет
Рис. 4.2. Принципиальная электрическая схема автоматического потенциометра
значение измеряемого параметра. Таким образом, благодаря наличию электронного усилителя и реверсивного двигателя, приводящего систему в равновесие, осуществляется непрерывное автоматическое измерение величины этого параметра.
Данный метод измерения Т.Э.Д.С. является одним из наиболее точных, т.к., во-первых, в момент измерения ток в измерительной цепи равен нулю,.
4. Методика поверки автоматического потенциометра КСП-4
Поверкой называется определение метрологическим органом погрешности средства намерений и установление его пригодности к эксплуатации. Поверка электронного потенциометра сводится к определению основной погрешности показаний и вариации электронного потенциометра методом сравнения его показаний с показаниями образцового прибора, т.е. прибора более высокого класса точности.
Поверка проводится с использованием вместо реального ТЭПТ образцового источника напряжения ИРН-64, обеспечивающего воспроизведение выходного сигнала напряжения постоянного тока. В этом случае поверочная схема будет соответствовать рис. 4.2.
 |
Рис. 4.2. Схема поверки потенциометра
. Поверку потенциометра производят на оцифрованных отметках шкалы в соответствии с температурой свободных спаев. Значения Т.Э.Д.С., соответствующие этим отметкам для НСХ ХА, выбирают из табл. 4.1.
Величину абсолютной основной погрешности при прямом и обратном ходе Е1 и Е2 определяют по формулам:
где е1, Е2 - показания образцового прибора., соответствующие данной отметке шкалы при прямом к обратном ходе;
ЕГР - значения Т.З.Д.С., соответствующие поверяемым отметкам шкалы с учетом температуры свободных спаев по табл. 4.1.
Предел допускаемой погрешности потенциометра (в процентах) равен его классу точности и выражается в виде приведенной погрешности в процентах нормирующего значения. Таким образом, предел допускаемой основной погрешности в абсолютном выражении определяется
где ЕДОП - предел допускаемой основной погрешности, мВ;
EN - нормирующее значение, мВ, принимаемое равное Emax – Emin
К - класс точности.
Потенциометр признается годным к эксплуатации, если на всех оцифрованных отметках шкалы основная погрешность и вариация не превосходят предела допускаемой основной погрешности, определенной по классу точности прибора.
Таблица 4.1
| Т- ра Холод. концов | Значение термоЭДС на отметках шкалы, 0С | |||||||||||
| -0,6 -0,6 -0,7 -0,7 -0,8 -,80 -08 -,9 -,9 -,9 -1 | 3,50 3,46 3,42 3,38 3,34 3,30 3,26 3,22 2,18 2,14 2,10 | 7,54 7,50 7,46 7,42 7,38 7,34 7,30 7,26 7,22 7,18 7,14 | 11.61 11,57 11,53 11,49 11,45 11,41 11,37 11,33 11,29 11,25 11,21 | 15,80 15,76 15,72 15,67 15,63 15,59 15,55 15,51 15,47 15,43 15,39 | 20,04 20,00 19,96 19,92 19,88 19,84 19,80 19,76 19,72 19,68 19,64 | 24,31 24,27 24,23 24,18 24,14 24,10 24,06 24,02 23,98 23,94 23,90 | 28,53 28,49 28,45 28,41 28,37 28,33 28,29 28,25 28,21 28,17 28,13 | 32,68 32,64 32,60 32,56 32,52 32,48 32,44 32,40 32,36 32,32 32,28 | 38,73 38,69 38,65 38,61 38,57 38,53 38,49 38,45 38,41 38,37 38,33 | 40,67 40,63 40,59 40,55 40,51 40,47 40,43 40,39 40,35 40,31 40,27 | 44,51 44,47 44,43 44,39 44,35 44,31 44,27 44,23 44,19 44,15 44,11 |
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с конструкцией, принципом действия и измерительной схемой автоматического потенциометра КСП-4.
2. Записать технические и метрологические характеристики поверяемого потенциометра КСП-4:
а) тип прибора;
б) пределы измерений в единицах шкалы прибора,
в) тип НСХ;
г) класс точности;
д) сопротивление линии связи.
3. Рассчитать значение предела допускаемой основной погрешности (мВ).
4. На лабораторном стенде собрать поверочную схему потенциометра КСП-4 (рис. 4.2) и провести поверку в соответствии с методикой, изложенной в разделе 4 настоящей работы. Тумблер SA1 установить в положение "Поверка", при котором контакты SA1 и SA2 замкнуты и в измерительную схему потенциометра включены резисторы его измерительной схемы.
Вращая верньер сначала грубой потом точной настройки, установить стрелку потенциометра точно на первую поверяемую отметку шкалы и измерить цифровым прибором Щ4313 величину этого напряжения. Увеличив напряжение, сместить стрелку в сторону конца шкалы и плавно вернуть на ту же отметку шкалы, после чего также измерить величину напряжения цифровым прибором. Такие измерения провести для всех оцифрованных отметок шкалы.
Результаты измерений и расчетов в соответствии с разделом 4 занести в табл. 4.2. Сделать вывод о пригодности прибора кэксплуатации согласно разделу 4.
Таблица 4.2
| Проверяемая отметка потенциометра | Показания образцового прибора, мВ | Основная и абсолютная погрешность, мВ | Вариация, мВ | |||
| По шкале, 0С | Т.Э.Д.С. по град.таблице в, мВ | Прямой ход | Обратный ход | Прямой ход | Обратный ход | |
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1. Принципиальную электрическую схему автоматического электронного потенциометра КСП-4 (рис.4.2). Поверочную схему потенциометра (рис.4.3).
2. Техническую характеристику потенциометра КСП-4.
3. Расчет предельно допускаемой основной погрешности (мВ).
4.результаты поверки (табл.4.2). Вывод о пригодности прибора к эксплуатации.
7. Контрольные вопросы
1. Назначение автоматического электронного потенциометра КСП-4.
3. Общая характеристика автоматического электронного потенциометра КСП-4 (точность, конструктив, основные функции, сопротивление линии связи, место размещения, метод компенсации холодного). Техническая характеристика автоматического электронного потенциометра КСП-4.
4. Описание ПЭС автоматического электронного потенциометра КСП-4. Принцип действия автоматического электронного потенциометра КСП-4.
7. Методика поверки автоматических электрических потенциометров. Вывод по результатам поверки
Л А Б О Р А Т О Р Н А Я РАБОТА №5