Материалы сайта
Это интересно
Курсовая работа по метрологии
8. Расчет измерительных схем автоматических потенциометров Автоматические потенциометры получили широкое распространение в различных отраслях промышленности для измерения температур в комплекте с термопреобразователями сопротивления стандартных градуировок. Измерительная схема потенциометра представлена на рис. 5. Рис. 5. Измерительная схема автоматического потенциометра. В этой схеме: Rм – медный резистор для введения поправки на температуру холодного спая термоэлектрического преобразователя; Rк – резистор контроля рабочего тока; Rн – резистор, определяющий нижний предел шкалы; Rд – резистор, определяющий верхний предел шкалы; Rп – резистор, определяющий диапазон измерений; Rо – резистор ограничения рабочего тока; R’о – резистор коррекции рабочего тока (входит в состав ИПС); Rш – шунт для подгонки сопротивления реохорда Rр до стандартного значения; Rm – токосъем; ИПС – источник стабилизированного напряжения Упрощенная методика расчета 1. Задаемся значениями I1 и I2: I1 = 3 мА, I2 = 2 мА 2. Из условий контроля рабочего тока приставкой из нормального элемента в нуль прибора найдем: [pic] (8-1) 3. Из условий компенсации погрешности при изменении температуры холодных спаев термоэлектрического преобразователя определяем Rм. [pic], где ( - температурный коэффициент сопротивления; для меди ( = 0.00426 [pic] (8-2) 4. Из условия равновесия схемы на нижнем пределе измерений определим Rн. [pic] - ТЭДС термоэлектрического преобразователя, найденная по градуировочной таблице, для нижнего предела шкалы. [pic] (8-3) 5. Из условия равновесия схемы на верхнем пределе измерений определим Rд. [pic] - ТЭДС термоэлектрического преобразователя, найденная по градуировочной таблице, для верхнего предела шкалы. [pic] (8-4) 6. Из условий протекания тока в верхней ветви моста найдем Rп. [pic] [pic], (8-5) где[pic], [pic] 7. Величина сопротивления ограничения тока: [pic] [pic] (8-6) Расчет измерительной схемы из условий максимальной чувствительности и заданной точности Для упрощения расчета введем обозначения: [pic]; [pic]; [pic]. Выразим через принятые обозначения все расчетные элементы схемы: 1) Резистор контроля рабочего тока [pic] (8-7) 2) Резистор коррекции температуры холодного спая термопары Rм [pic] (8-8) 3) Резистор нижнего предела шкалы Rн. Из условия Eн = Uвв’ получим: [pic], Uвв’ – падение напряжения на нерабочем участке реохорда. [pic], где Iр – ток через реохорд, (Rр – сопротивление нерабочего участка в долях сопротивления реохорда: ( = 0,03 + 0,05 [pic] [pic] (8-9) Сопротивление верхнего предела шкалы Rд [pic] (8-10) Сопротивление пределов шкалы Rп найдем из баланса токов: [pic] (8-11) Сопротивление ограничения рабочего тока Rо. [pic] [pic] (8-12) Таким образом, если в процессе расчета определить (, ( и I0 , то по полученным формулам можно найти номиналы искомых сопротивлений. В основу расчета этих величин вводят условия получения максимальной чувствительности измерительной схемы при заданных показателях точности. Чувствительность компенсационных схем по напряжению определяется формулой: [pic] (8-13) где Rни = 1000 Ом – входное сопротивление нуль-индикатора; Rис = 300 Ом – сопротивление измерительной схемы; Rпп = 50 – сопротивление термоэлектрического преобразователя и термоэлектродных проводов; Для обеспечения заданной точности порог чувствительности компенсатора (Uк (напряжение между соседними витками реохорда) должен быть меньше основной допустимой погрешности измерения [pic] (8-14) где b = 0.5 – заданный класс точности потенциометра. Порог чувствительности нуль-индикатора (Uни определяется минимальным напряжением, при котором начинает работать система компенсации. [pic] (8-15) Рассчитаем измерительную схему. Определим величину (. В данном случае потенциометр работает в комплекте с термопарой, имеющей на выходе напряжение постоянного тока. Необходимость температурной компенсации отпадает, и сопротивление Rм выполняют из манганина. При этом принимается ( = 0.02 Определим величину ( по следующей формуле [pic] Определим величины А и В по следующим формулам [pic] Для получения необходимой чувствительности [pic], что соответствует среднему положению движка реохорда. [pic] [pic][pic] Принимаем I0 = 2.5 мА. Тогда [pic] По формулам (2-7), (2-8), (2-9), (2-10), (2-11), (2-12) находим искомые значения сопротивлений измерительной схемы. Резистор контроля рабочего тока [pic] Резистор коррекции температуры холодного спая термопары Rм [pic] Резистор нижнего предела шкалы Rн. Из условия Eн = Uвв’ получим: [pic] Сопротивление верхнего предела шкалы Rд [pic] Сопротивление пределов шкалы Rп найдем из баланса токов: [pic] Сопротивление ограничения рабочего тока Rо: [pic] Температурная погрешность схемы: [pic] ----------------------- ИПС НИ [pic][pic][pic][pic][pic][pic][pic] (Rр Rр Rш Rп Rд Rк Rм Rо (Rр Rпр Rm а L в в в” в’ с Ex Eп I2 I1