Вимірювальні системи автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вимірювальні системи автоматики

Мостові схеми. Такі схеми застосовують переважно разом з датчиками, робота яких заснована на зміні активного і реактивного опору. Мостові схеми здійснюються як на постійному так і на змінному струмі, і можуть бути двох видів: небалансні та балансні.

Найпростіша схема небалансного моста (на малюнку а)складається з трьох постійних резисторів R1-R3 і резисторного датчика Rд, який складає плечі моста. Джерело напруги Uо включене в одну діагональ АС моста, а вихідна напруга моста Uвих знімається з другої діагоналі ВD - вимірювальної, в яку включений вимірювальний прилад ИП.

В нерівноважній мостовій схемі реалізується метод безпосереднього відліку, який заключається в використанні вихідної напруги Uвих або струму пристрою Іпр для здійснення виміру.

Якщо опір плечей моста підібраний так, що потенціали точок В і D однакові, тоді струм в колі пристрою Іпр буде відсутній. При рівновазі мостової схеми (Іпр=0) і при живленні її постійною по величині напругою, на основі законів Кіргофа для замкнутих контурів можна записати І₁R₁=I₂R_д; І₁R₂=I₂R₃ .

Розділивши почленно одну рівність на іншу і зробивши відповідні перетворення, отримують умову рівноваги моста на постійному струмі R1R3 - R2Ra = 0. Для неврівноваженого моста ця умова не виконується, у зв'язку з тим,що на його вимірювальній діагоналі завжди є деяка різниця потенціалів.

Величину зміни опору датчика Rд в схемі неврівноваженого моста визначають по його вихідній напрузі, відповідній зміні вказаного опору.

В рівноважній мостовій схемі (на малюнку б) приміняється нульовий метод рівноваги: вимірювання опору одного плеча (вхідна величина моста) врівноважується зміною опору іншого плеча (R1 і R2) до моменту зникнення струму і вимірювальної діагоналі (Іпр = 0). В цьому випадку визначається величина компенсуючого опору Rp. Вимірювальний прилад - нуль-індикатор НИ, в якості якого використовують гальванометр, тут служить тільки для виявлення наявності балансу, при виникненні якого схема балансується знов переміщенням двигуна регульованого резистора Rp. В промислових умовах при безперервних змінах зрівноваження такого моста проводиться автоматично.

Диференційна схема. Електричний ланцюг, що складається з двох суміжних контурів, в кожному з яких діє окрема ЕДС (мал. 14), називають диференціальною схемою.

напруга опір електрорушійний реохорд

Вимірювальний прилад, що включається у гілку, загальну для обох контурів, реагує на різницю контурних струмів І₁ і І₂. Коли зовнішньої дії немає, то ЕДС і опори контурів рівні, струми І₁ і І₂ рівні і струм через прилад дорівнює нулю: Іпр = 0.

Диференціальні схеми, як правило, працюють на змінному струмі і можуть бути використані в двох режимах: 1) при незмінних ЕДС (мал. 14, а) змінюється опір одного або обох контурів; 2) при незмінних опорах обох контурів (мал. 14, б) змінюється або одна, або обидві ЕДС. Режим роботи визначається типом вживаного датчика.

Диференціальні схеми придатні як для вимірювання напруги (або ЕДС), що змінюється, так і змінних опорів. Другий режим роботи використовується частіше, наприклад при включенні індуктивного датчика в один або обидва контури. В цьому випадку диференціальна схема виходить простіше, ніж мостова.

Диференціальні схеми застосовують при необхідності порівняння двох величин або вимірювання неабсолютного значення контрольованої величини, а її зміни в деякому діапазоні. В порівнянні з мостовою схемою диференціальна має велику чутливість.

Компенсаційна схема. Для вимірювань малих ЕДС, наприклад створюваних генераторними датчиками, використовується компенсаційна схема.

Принцип компенсації полягає в тому, що вимірювана ЕДС (або напруга) врівноважується рівним і протилежним по знаку падінням напруги, значення якої може бути встановлене і визначене з високою точністю.

Проста компенсаційна схема для вимірювання ЕДС постійного струму приведена на мал. 15. У цій схемі так званий робочий струм І створює падіння напруги уподовж реохорда. Вимірювана ЕДС Ех через гальванометр (нуль-індикатор) не подається між крапками а і б. Компенсуюче падіння напруги U - IRab знімається з реохорда; при постійності струму воно пропорційне відстані між крапками а і б.

У момент компенсації Ux - U = Irab і струм через нуль-індикатор Іпр = 0. Опором Rab є частина опору реохорда Rаб, тому компенсуюче напругу U може бути записано так: U = IRpб

Таким чином, вимірювана напруга Ux цілком визначається положенням движка реохорда, якщо опір реохорда Rp і струм / незмінні.

Постійність опору реохорда забезпечується підбором матеріалу, з якого він виготовлений, постійність робочого струму - точним вимірюванням і періодичним регулюванням або застосуванням стабілізованого джерела, що підтримує постійним робочий струм.

Урівноваження схеми може здійснюватися вручну або автоматично.

Основними достоїнствами компенсаційного методу вимірювання є висока чутливість (завдяки нульовому методу вимірювання); незалежність результату вимірювання від зміни опору сполучних проводів; відсутність споживання енергії від досліджуваного датчика у момент компенсації.

Размещено на Allbest.ru