Измерительные автоматические приборы (потенциометры, мосты), страница 2

На рис.2 приведена схема автоматического электронного моста, который состоит из мостовой измерительной схемы ИС, электронного усилителя А и балансирующего двигателя М. Параметрический датчик включен в одно из плеч мостовой изме­рительной схемы. При определенном значении Rt мостовая схема сбалансирована, и напряжение разбаланса Uнб равно нулю. Если сопротивление на выходе датчика изменится, то мост окажется несбалансированным (Uнб¹0), на выходе усилителя появится напряжение, которое приводит во вращение двухфаз­ный асинхронный реверсивный двигатель М. Последний кинема­тически связан с движком реохорда Rр и перемещает его движок в ту или дру­гую сторону до тех пор, пока снова не устано­вится равновесие моста, после чего двигатель оста­навливается. Таким об­разом осуществляется непрерывное балансиро­вание измерительной схемы.

Рис. 2. Принципиальная схема электронного  автоматического уравновешенного моста

Вместе с движком реохорда перемещаются связанные с ним указательная стрелка и записывающее перо. Перемещение движка реохорда прямо пропорционально изменению сопротивления Rt  датчика. Если сопротивление датчика связано с контролируемым технологическим параметром линейной зависимостью, шкала моста в единицах измерения этого параметра будет равномерной.

В производственных условиях автоматический мост может быть расположен на значительных и притом различных расстоя­ниях от датчика. Наличие соединительных проводов с различ­ными сопротивлениями Rл, к тому же сильно зависимыми от температуры окружающей среды, приводит к появлению значи­тельных погрешностей измерения. Для исключения влияния коле­баний сопротивления соединительных проводов на показания автоматического моста последний соединяют с датчиком трехпроводной линией. При таком способе включения датчика один соединительный провод оказывается включенным в одно плечо моста, а другой — в другое, смежное. Так как оба соединительных  провода идут рядом, то их температура и, следовательно, сопротивления изменяются одинаково. Поэтому при включении соеди­нительных проводов в смежные плечи мостовой схемы равновесие ее при изменении этих сопротивлений не нарушается. Для умень­шения влияния внешних наводок третий соединительный провод включают в диагональ источника питания.

В большинстве случаев измерительная схема питается пере­менным током. Это исключает необходимость применения вибропреобразователя. Автоматические мосты с питанием измерительной схемы  постоянным током  по  устройству более сложные, поэтому их применяют только в тех случаях, когда мосты пере­менного тока не могут быть использованы, например, во взрыво­опасных производствах. В описанных автоматических потенцио­метрах и мостах балансирование измерительных схем происходит непрерывно.

Наряду с этим имеются такие автоматические компенсаторы, в которых балансирование про­исходит периодически.   Равенство  между  выходной  величиной  датчика Ux и уравновешивающей величиной носит периодический характер. Циклический характер работы таких систем позволяет использовать их для поочередного включения многих датчиков. Сущность периодического балансирования рассмотрим на примере автоматического компенсатора (рис.3), состоящего из  измерительной схемы,  нуль-индикатора, балансирующего органа и выходного устройства. Измерительная схема, представляет собой мост, два плеча которого являются круговым потенциометром Rр (реохорд), а два других — резисторный дат­чик Rд. Балансирующий орган представляет собой двигатель М, кинематически связанный с движком D   реохорда  Rр.   Нуль-индикатором   служит   поляризованное   реле   ПР,   включенное в диагональ моста. Контакты реле управляют цепью электромагнитного привода ЭМ, выходного устройства П (перо), служа­щего для записи результатов измерения величины Uх.

 

 

 

Рис.3 Автоматическая измерительная система периодического балансирования  а — схема; б — временные диаграммы

Балансирующий орган представляет собой генератор периоди­чески изменяющегося уравновешивающего напряжения Uб. Дви­гатель с постоянной скоростью вращает движок реохорда. Сни­маемое с движка и с одного конца реохорда (точка а) напряже­ние U6 изменяется циклически по пилообразной кривой: ме­няется от нуля до максимума, после чего мгновенно спадает до нуля и снова возрастает пропорционально времени и т. д. Для каждого значения измеряемого напряжения Ux имеется момент (точки 1,2,3,...), когда наступает равенство  Uб == Ux, т. е. мост оказывается сбалансированным. В этот момент ток  Iр в диагонали моста равен нулю. При дальнейшем возрастании Uб ток Iр начнет увеличиваться, но уже протекать будет в обратном направлении.

В моменты, когда Iр=0, реле ПР размыкает свой контакт и разрывает цепь питания электромагнитного привода ЭМ пера П, перо поднимается над бумажной лентой БЛ, и вычерчивание линии на ленте, начатое в момент начала цикла (t1, t2, t3), пре­кращается. Длина линии L, прочерченной пером на ленте, про­порциональна интервалу времени между началом цикла и мо­ментом равенства Uб == Ux. Это значит, что отрезок L в опреде­ленном масштабе пропорционален измеряемой величине Uх.

Описанный метод периодического балансирования лежит в ос­нове так называемых время-импульсных преобразователей, ис­пользуемых в телеизмерительных системах.