Вторичный прибор автоматический мост

Вторичный прибор автоматический мост

Мосты с автоматизированным процессом уравновешивания называют автоматическими мостами; они находят широкое применение для измерения и регистрации величин. Автоматические мосты с дополнительным регулирующим устройством применяют для автоматического управления производственными процессами. В настоящее время широко распространены автоматические мосты для измерения, регистрации и регулирования температуры различных объектов. В качестве измерительного преобразователя температуры в этих мостах применяются терморезисторы.

Схема автоматического моста для измерения сопротивления

Вторичный прибор автоматический мост

приведена на рис. 7-15. Мост питается от источника

Вторичный прибор автоматический мост

Если мост уравновешен, то напряжение между точками б и г равно нулю и ротор двигателя М неподвижен. При изменении измеряемого сопротивления

Вторичный прибор автоматический мост

на диагонали моста (между точками б и г) появится напряжение, значение которого зависит от

Вторичный прибор автоматический мост

Это напряжение усиливается усилителем У и подается на реверсивный двигатель М, который передвигает подвижный контакт переменного резистора

Вторичный прибор автоматический мост

в сторону достижения равновесия моста и одновременно поворачивает указатель, а при записи измеряемой величины — перемещает перо, записывающее на диаграмме ее значение. Ротор двигателя вращается до достижения равновесия моста. Если автоматический мост предназначен для управления, то тем же двигателем приводятся в действие регулирующие устройства.

Приборостроительная промышленность выпускает различные типы автоматических мостов, различающиеся габаритами, числом измеряемых величин и другими характеристиками. Основная приведенная погрешность автоматических мостов

Вторичный прибор автоматический мост

время прохождения указателем шкалы 1 —10 с.

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-15. Схема автоматического моста для измерения сопротивления постоянному току

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-16. Схема автоматического компенсатора постоянного тока

Автоматизация процесса уравновешивания в мостах переменного тока значительно сложнее. Автоматические мосты переменного тока для измерения и регистрации комплексного сопротивления должны иметь два регулирующих элемента (двигателя)

Вторичный прибор автоматический мост

которые обеспечивают два условия равновесия моста — по модулю и по фазе. По точности автоматические мосты переменного тока уступают мостам постоянного тока.

Автоматические компенсаторы (потенциометры) постоянного тока.

Компенсаторы, у которых процесс компенсации производится автоматически, называют автоматическими компенсаторами.

Автоматические компенсаторы применяют для измерения электрических и неэлектрических величин, которые могут быть предварительно преобразованы в напряжение

Вторичный прибор автоматический мост

постоянного тока.

Находят применение компенсаторы с полным и неполным уравновешиванием.

Схема автоматического компенсатора с полным уравновешиванием приведена на рис. 7-16. Измеряемая

Вторичный прибор автоматический мост

уравновешивается напряжением

Вторичный прибор автоматический мост

на диагонали моста, образованного резисторами с сопротивлениями

Вторичный прибор автоматический мост

Если измеряемая

Вторичный прибор автоматический мост

и компенсирующее напряжение

Вторичный прибор автоматический мост

не равны, то на вход усилителя У подается их разность

Вторичный прибор автоматический мост

Это напряжение усиливается усилителем У и подается на реверсивный двигатель М, ротор которого связан с подвижныгл контактом переменного резистора

Вторичный прибор автоматический мост

и указателем отсчетного устройства. Ротор двигателя приходит во вращательное движение, причем направление вращения зависит от знака разности

Вторичный прибор автоматический мост

При вращении ротор перемещает подвижный контакт переменного резистора

Вторичный прибор автоматический мост

до наступления равенства

Вторичный прибор автоматический мост

Таким образом, положение подвижного контакта резистора и указателя определяется измеряемой величиной

Вторичный прибор автоматический мост

Компенсирующее напряжение

Вторичный прибор автоматический мост

зависит от напряжения питания

Вторичный прибор автоматический мост

поэтому для этой цели используют стабилизированный источник.

Приборостроительная промышленность выпускает автоматические компенсаторы (потенциометры), различающиеся габаритами, видом записи, погрешностью, временем прохождения указателем всей шкалы и другими характеристиками. Основная приведенная погрешность автоматических компенсаторов находится в пределах

Вторичный прибор автоматический мост

время прохождения указателем всей шкалы 1 —10 с.

Для автоматического регулирования и управления производственными процессами в некоторых компенсаторах предусматриваются контакты и регулирующие устройства, которые приводятся в действие ротором реверсивного двигателя.

На рис. 7-17 приведена схема компенсатора с неполным уравновешиванием. Как видно из схемы, компенсатор этого типа представляет собой, по существу, усилитель постоянного тока (УПТ), охваченный отрицательной обратной связью. Для этой схемы справедливы соотношения:

Вторичный прибор автоматический мост

где

Вторичный прибор автоматический мост

— чувствительность (коэффициент преобразования) усилителя постоянного тока.

Из уравнений (7-12) следует, что

Вторичный прибор автоматический мост

т. е. между током

Вторичный прибор автоматический мост

усилителя и измеряемым напряжением

Вторичный прибор автоматический мост

существует пропорциональная зависимость, и по значению тока можно судить об

Вторичный прибор автоматический мост

Однако коэффициент пропорциональности зависит от чувствительности

Вторичный прибор автоматический мост

усилителя постоянного тока. Нестабильность параметров усилителя приводит к появлению погрешности. Если подобрать значения

Вторичный прибор автоматический мост

с и

Вторичный прибор автоматический мост

таким образом, чтобы

Вторичный прибор автоматический мост

то выражение (7-13) примет вид

Вторичный прибор автоматический мост

с.

В этом случае коэффициент преобразования всей цепи определяется только сопротивлением

Вторичный прибор автоматический мост

с.

В качестве усилителя постоянного тока применяют гальвано-метрические усилители, которые вследствие высокой чувствительности гальванометра могут иметь высокий коэффициент преобразования.

На рис. 7-18 представлена схема компенсатора, в которой использован гальванометр с фотоэлектрическим преобразователем. На подвижной части гальванометра Г укреплено зеркальце, на которое направляется луч света от лампы накаливания

Вторичный прибор автоматический мост

. При повороте подвижной части гальванометра луч света попадает на фотоэлемент

Вторичный прибор автоматический мост

Фототок усиливается усилителем У, и ток

Вторичный прибор автоматический мост

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-17. Схема автоматического компенсатора с изменяющимся рабочим током

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-18. Схема фотогальвано-метрического компенсатора (усилителя)

измеряемый прибором

Вторичный прибор автоматический мост

, создает на резисторе

Вторичный прибор автоматический мост

с компенсирующее напряжение.

Подобные компенсаторы, или, как их еще часто называют, фотогальванометрические усилители, выпускаются серийно. Потребляемая таким компенсатором мощность от источника измеряемого напряжения ничтожно мала и может составлять примерно

Вторичный прибор автоматический мост

при максимальном значении измеряемой величины.

Такие компенсаторы по своим характеристикам значительно превосходят магнитоэлектрические стационарные зеркальные гальванометры: они имеют значительно меньшее время успокоения, позволяют осуществлять запись при помощи самопишущих приборов и могут измерять очень малые постоянные токи.

Автоматические компенсаторы переменного тока.

Автоматические компенсаторы могут быть полярно-координатными и прямоугольно-координатными.

На рис. 7-19 показана схема автоматического полярно-координатного компенсатора. Как видно из схемы, измеряемое

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-19. Схема автоматического полярно-координатного компенсатора

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-20. Схема автоматического прямоугольно-координатного компенсатора

Вторичный прибор автоматический мост

Рис. 7-21. Векторная диаграмма измерительной цепи прямоугольно-координатного компенсатора

напряжение

Вторичный прибор автоматический мост

уравновешивается компенсирующим напряжением

Вторичный прибор автоматический мост

Так как для достижения равновесия компенсирующее напряжение должно быть равно по модулю и противоположно по фазе измеряемому, делитель

Вторичный прибор автоматический мост

питается от фазорегулятора

Вторичный прибор автоматический мост

ротор которого связан с ротором реверсивного двигателя

Вторичный прибор автоматический мост

переменного тока.

Фазочувствительный усилитель

Вторичный прибор автоматический мост

реагирует на разность фаз измеряемого и компенсирующего напряжений. При наличии дополнительного к 180° сдвига между векторами

Вторичный прибор автоматический мост

и UK ротор двигателя

Вторичный прибор автоматический мост

придет во вращение и будет поворачивать ротор фазорегулятора

Вторичный прибор автоматический мост

до тех пор, пока вектор UK не окажется точно в противофазе с вектором

Вторичный прибор автоматический мост

Усилитель

Вторичный прибор автоматический мост

реагирует на абсолютное значение

Вторичный прибор автоматический мост

Ротор двигателя

Вторичный прибор автоматический мост

вращается до тех пор, пока не наступит равенства по абсолютному значению напряжений

Вторичный прибор автоматический мост

и

Вторичный прибор автоматический мост

Отсчет значения

Вторичный прибор автоматический мост

производят по шкале делителя напряжения

Вторичный прибор автоматический мост

а фазы — по углу поворота ротора фазорегулятора.

Одна из возможных схем автоматического прямоугольно-координатного компенсатора показана на рис. 7-20. Угол фазового сдвига между

Вторичный прибор автоматический мост

и

Вторичный прибор автоматический мост

равен 90°. Разность между геометрической суммой этих напряжений и измеряемым напряжением

Вторичный прибор автоматический мост

подается на усилитель напряжения

Вторичный прибор автоматический мост

Усилители мощности

Вторичный прибор автоматический мост

и двигатели

Вторичный прибор автоматический мост

переменного тока являются фазочувствительными. Введением дополнительных цепей

Вторичный прибор автоматический мост

в один из усилителей мощности (например,

Вторичный прибор автоматический мост

можно добиться такого положения, что один из двигателей будет приходить в действие от составляющей напряжения

Вторичный прибор автоматический мост

а второй — от составляющей напряжения

Вторичный прибор автоматический мост

(см. векторную диаграмму рис. 7-21).

Двигатели будут работать до тех пор, пока имеются эти составляющие, т. е. до момента уравновешивания измеряемого напряжения

Вторичный прибор автоматический мост

компенсирующим напряжением

Вторичный прибор автоматический мост

Вследствие инерционности двигателей процесс уравновешивания завершается за 3—4 с.

Двухкоординатные автоматические самопишущие приборы (графопостроители).

Рассмотренные автоматические мосты и компенсаторы производят регистрацию измеряемой величины в функции времени. Для этого диаграммная бумага в этих приборах перемещается пропорционально времени приводным механизмом. Выпускаемые в настоящее время двухкоординатные

автоматические самопишущие приборы предназначены для регистрации одной переменной в функции другой, т. е.

Вторичный прибор автоматический мост

Измеряемые величины х и у подаются каждая в свою измерительную цепь (мост или компенсатор). Если величина х обусловливает перемещение регистрирующего устройства с помощью одного из приводов по одной оси координат, то величина у обеспечивает перемещение этого регистрирующего устройства по другой оси с помощью другого приводного механизма. Таким образом обеспечивается запись графика функции

Вторичный прибор автоматический мост

Источник