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 I₂ = 2 мА. Для этого к клеммам К₁ и К₂ подключаются нормальный элемент и нуль–индикатор. Установка рабочего тока I₂ осуществляется только при поверке и градуировке потенциометра. Резисторы R_б и R_н предназначены для установки значения тока I₁ = 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 t₀)

Рис. 1.6. Измерительная схема автоматического потенциометра

скомпенсировано падением напряжения U_ce, ток в измерительном контуре III равен нулю и напряжение небаланса DU = E(t t₀) – U_ce равно нулю. При изменении температуры в объекте измениться E(t t₀) и на входе в нуль индикатор появиться напряжение небаланса DU, под влиянием которого формируется управляющий сигнал, подаваемый на реверсивный двигатель РД. Выходной вал последнего перемещает движок реохорда С до тех пор, пока DU 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 t₀ на величину Dt₀ приведет к уменьшению термоЭДС на DЕ и увеличению значения сопротивления резистора R_м на DR_м, что в свою очередь приведет к увеличению падения напряжения DU_de = I₂×DR_м:

E(t t₀) – DE = U_cb + U_bd – (U_dc + DU_dc) = U_ce – DU_de.

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

DE = DU_dc = I₂×DR_м (1.13)

Значение сопротивления резистора при температуре t₀ определяется с учетом линейной зависимости сопротивления R_м от температуры из выражения (1.13):

(1.14)

где a – температурный коэффициент электрического сопротивления меди;

I₂ = 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.