Меню

Автоматические мосту постоянного тока

Автоматические мосты, потенциометры, приборы дифференциально-трансформаторной системы. Классификация, назначение, устройство, принцип действия, основные характеристики первичных измерительных преобразователей. Основные метрологические понятия и термины

Страницы работы

Содержание работы

«Технологические измерения и приборы»

1 Автоматические мосты, потенциометры, приборы дифференциально-трансформаторной системы (КСД): устройство, принцип действия, применение.

2 Классификация, назначение, устройство, принцип действия, основные характеристики первичных измерительных преобразователей.

3 Методы и средства контроля технологических параметров:

— вещественного состава растворов и пульп.

4 Основные метрологические понятия и термины: измерение, методы измерений, погрешности, чувствительность, класс точности прибора, вариация.

5 Задачи на определение чувствительности и класса точности приборов, измеряемой величины технологических параметров, погрешности показаний прибора.

1 Автоматические мосты, потенциометры, приборы дифференциально-трансформаторной системы (КСД): устройство, принцип действия, применение.

Автоматические мосты.

Мостовые измерительные схемы применяются для контр. и регулирования различных технологических параметров, измен. которых. может быть преобразовано в измен. электр сопротивление, емкости, индуктивности

Уравновешанный мост.

Схема-уравновешанного моста

Он образован постоянными резисторами R1 иR3, реохордом R2 и термометром сопротивления Rt. Сопротивление двух соединительных линий прибавляется к сопротивлению термометра Rt. К диагонали питания моста подключен внешний источник постоянного тока, к измерительной диагонали — нуль-прибор НП. Измерение производится по методу сравнения в равновесном режиме. Равновесие в схеме достигается перемещением движка реохорда R2 до момента, когда ток в измерительной диагонали AC не станет равным нулю. Тогда произведения сопротивлений противоположных плеч моста равны между собой.

Уравновешенные мосты име­ют высокий класс точности, допус­кают колебания напряжения источ­ника в пределах ±20 %, позволяют автоматизировать процесс измерения.

Неуравновешанный мост.

6000. Неуравновешанный мост.JPG

R – реастат для изменения Uab

R1, R2, R3 – постоянные сопротивления

Rпр – сопротивление соединительных проводов

ПМ – пирометрический милливольтметр

Rк – контрольное сопротивление, служит для контроля питающего напряжения Uab.

Этот мост применяют, когда сопротивление датчика во много раз превосходит сопротивление соединительных проводов. Перед началом измерении проверяют Uab, для этого П ставится в положение 1 и если питающее напряжение имеет номинальное значение, то стрелка милливольтметра устанавливается против контрольной отметки на шкале. Если этого нет, то с помощью реостата R выводят стрелку на контрольную отметку, после этого П ставится в положение 2 и I=f(Rt+Rпр), отсчет результата измерения снимают по предварительно градуированной шкале пирометрического миливольтветра.

Принципиальная схема автоматического моста.

7000. Принципиальная схема автоматического моста.JPG

1 – измерительная схема прибора,

R1, R2, R3 – постоянные сопротивления

Rt – сопротивление термометра

Rn – подгоночные сопротивления

2 – преобразователь сигнала в виде напряжения постоянного тока в сигнал в виде напряжения переменного тока (имеется только в мостак постоянного тока)

3 – усилитель переменного тока

4 – асинхронный реверсивный электродвигатель

С – фазосдвигающий конденсатор

6 – перо записи показаний

8 – диаграммная бумага

При равновесном состоянии измерительной схемы напряжение на входе преобразователья ΔU=0 (дельта этот треугольник читается), двигатель не двигается, при изменении температуры в объекте изменяется сопротивление термометра Rt, нарушается равновесие и на входе преобразователя появляется ΔU≠0, а полярность (фаза) ΔU зависит от направления изменения температуры в объекте. В зависимости от полярности (или фазы) ΔU двигатель 4 двигается в ту или другую сторону. Он перемещает движок реохорда R в такую сторону и на столько, чтобы снова привести мостовую схему в равновесие, одновременно с этим этот двигатель перемещает стрелку вдоль шкалы и перо записи показаний. Диаграммная бумага с определенной постоянной скоростью перемещается с помощью дополнительного синхронного электродвигателя.

Потенциометры.

Они являются наиболее распространенными вторичными приборами, работающими в комплекте с термоэлектрическими термометрами. Потенциометры проводят измерения по методу сравнения в равновесном режиме (нуль-методу).

Эти приборы предназначены для непрерывного измерения, записи и регулирования температуры.

Принципиальная схема лабораторного потенциометра.

12000. Принципиальная схема лабораторного потенциометры.JPG

А – источник постоянного тока,

Rрт – реастат для установки рабочего тока в компенсационного цепи, которая обозначена пунктиром

Rэ – эталонное сопротивление

НЭ – нормальный элемент.

Перед начало измерений устанавливают ток в компенсационной цепи. Для этого переключатель П ставится в положение 1, и реастатом Rрт устанавливают в компенсационной цепи такой ток, чтобы падение напряжения на эталонном сопротивлении Rэ было равно ЭДС нормального элемента, в этом случае нуль-прибо покажет 0.

Источник

Измерительный мост

Измерительный мост – электрическая схема, усовершенствованная английским физиком Чарльзом Уинстоном. Она источник постоянного тока и базовая мостовая схема, которую применяют в конструкциях многих измерительных приборов. Например, в устройствах контроля и измерения температур – термометрах.

Что такое измерительный мост?

Как пример, объясняющий электросхему моста, возьмём терморезистор или термометр. В таких системах механизм ставят в одной ветви схемы. Можно провести аналогию с аптечными весами. Разница только в том, что мост — электрическое устройство.

Читайте также:  Треугольник проводимостей в цепи переменного тока

Рычажные весы и приборы с мостовой схемой действуют компенсационным способом. Величина тока в по Уинстону есть разница между сопротивлениями — чем она выше, тем обширнее протекает электрический ток. При изменении разности меняется и количество электрических зарядов.

Это свойство применяют в различных системах и приборах контроля. Точность замеров достигается за счет изменения сопротивления. Во время измерения электричества, проходящего через измерительный мост постоянного тока, обнаруживаются любые изменения физической величины сопротивления.

Принцип работы моста Уитстона

Мостовая схема Ч. Уинстона состоит из 2-х плеч. В каждом 2 резистора. Соединяет 2 параллельные ветви еще одна. Ее название – мостик. Ток проходит от клеммы с минусом к верхнему пику мостовой схемы.

Разделившись по 2 параллельным ветвям, ток идёт к положительной клемме. Величина сопротивления в каждой ветви непосредственно влияет на количество тока. Равное сопротивление на обеих ветвях говорит о том, что в них течет аналогичное количество тока. В таких условиях мостовой элемент уравновешен.

Если в ветвях неравное сопротивление, ток в электросхеме начинает движение от ветви с высоким уровнем сопротивления к ветви с наименьшим. Так продолжается, пока 2 верхних элемента цепей остаются равны по своей величине. Аналогичное положение резисторы имеют в схемах, которые используют в системах контроля и измерения.

Типы и модификации измерительных мостов

Основная схема измерительного моста – Уинстона. Одинарный мост меряет сопротивление от 1 Ом до 100 Мом. Но есть и модификации, позволяющие измерять разные типы сопротивлений — те, для которых базовая схема не годится.

Разновидности

  1. Небольшие сопротивления измеряются посредством прибора Кери Фотера. Можно узнать разницу между противодействиями больших значений.
  2. Еще один тип – делитель Кельвина-Варлея. Применяется в приборах лабораторного оборудования. Максимальная измеряющая способность, зафиксированная этим делителем напряжения, достигает 1,0*10-7.
  3. Мост Кельвина, который в некоторых странах называют именем Томсона, предназначен для замера неизвестных сопротивлений небольших величин (меньше 1 Ом). По принципу работы похож на одинарный мост Уинстона. Разница лишь в наличии дополнительного сопротивления, снижающего погрешности в измерении, которые появляются в результате падения напряжения в одном из плеч.
  4. Еще один тип – мост Максвелла. Измеряет низкодобротную индуктивность неизвестной величины.

Схемы измерительных мостов

Измерительные мосты переменного тока делят на 2 группы: двойные и одинарные. Одинарные имеют 4 плеча. В них 3 ветви создают цепь с 4 точками подключения.

В диагонали моста есть электромагнитный гальванометр, показывающий равновесие. В другой диагонали моста действует источник постоянного питания. Измерения могут происходить с погрешностями, которые зависят от их диапазона. По мере роста сопротивления чувствительность прибора уменьшается.

Двойной мост называют шестиплечим. Его плечи – измеряемое сопротивление (Rx), резистор (Ro) и 2 пары дополнительных резисторов (Rl, R2, R3, R4).

Двойные измерительные мосты

Небольшие сопротивления измеряются двойными мостами, состоящими из таких компонентов:

  • резисторы R (4);
  • гальванометр;
  • резистор образцовый;
  • источник питания;
  • амперметр;
  • резистор, устанавливающий рабочий ток.

Чтобы узнать условия, при которых возникает равновесие, для замкнутых контуров применяют уравнение Кирхгофа. Соблюдается условие: по гальванометру должен идти нулевой ток.

Где используют измерительный мост Уитстона?

Измерительные элементы применяют в работе с кабельными линиями из металла. Они позволяют нейтрализовать постороннее влияние для более эффективной локализации дефектов. Гарантированы высокоточные результаты в рамках диапазона измеряемых величин.

С помощью мостовой схемы Уитстона можно вычислить сопротивление изменяющегося элемента. Схемы используют в конструкциях электронных весов, электронных термометров и терморезисторов.

Среди промышленных образцов широко известны приборы с ручной калибровкой равновесия:

  • ММВ – измеряет сопротивление проводника постоянного напряжения;
  • Р333 – схема одинарного моста, с помощью которой выявляется поврежденный участок кабеля.

Заключение

С помощью прибора Уинстона можно мерить индуктивность, содержание газа в воздухе или другом веществе, емкость и иные физические величины. Подробно о данных схемах можно прочитать в учебнике «Измерительные соединения». В книге представлены основные понятия, базовые методики, примеры, иллюстрирующие принцип действия.

Источник

Приборы сравнения (мосты постоянного и переменного тока, компенсаторы, автоматические мосты)

Приборы сравнения предназначены для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно (с мерой). Приборы сравнения могут работать в двух режимах: в равновесном режиме и в неравновесном режиме. Структурные схемы приборов сравнения приведены на рисунке.

Читайте также:  Расшифровка формулы силы тока

При работе в равновесном режиме (рис. а.) измеряемая величина Х полностью компенсируется воздействием меры. Значение меры или ее части, необходимой для компенсации величины Х, в процессе измерения определяется по отсчетному устройству.

В неравновесном режиме разность показаний между мерой и измеряемой величиной измеряется в отсчетном устройстве, шкала которого градуирована в единицах измеряемой величины.

В данном курсе будут рассмотрены мосты постоянного и переменного тока и компенсаторы.

Мосты постоянного тока.

Одинарный мост.

Одинарные мосты постоянного тока предназначены для измерения сопротивлений величиной от 10 Ом и более. Схема одинарного моста приведена на рисунке:

Диагональ, обозначенная на рисунке bd- называется диагональю питания. В нее включен источник питания (батарея) G. Диагональ ас называется измерительной диагональю. В нее включен указатель равновесия (гальванометр) Р.

Выведем условия равновесия моста.

В равновесном режиме Iур=0. Это условие выполняется когда:

Из первого закона Кирхгофа, с учетом того, что и следует:

I4=I1 и I3=I2. Принимая во внимание все вышесказанное можно записать:

или . Выражение — является условием равновесия моста.

Чувствительность моста по току и по напряжению определяются как:

— чувствительность моста по току. — чувствительность моста по напряжению.

yp и Uyp— изменение силы тока и напряжения в измерительной диагонали.

R/R- отношение изменения сопротивления плеча моста к полному сопротивлению этого плеча.

В частном случае, при R1=R2=R3=R4, чувствительность моста может быть записана как:

R10 — сопротивление R1 при равновесии.

, , . Rур — сопротивление указателя равновесия.

В качестве практического примера приведены параметры моста Р-369.

Диапазон измеряемых сопротивлений: 10 -4 …1.11111*10 10 Ом.

Класс точности в диапазоне до 10 -3 Ом- 1 и при измерении сопротивлений от1 до 10 3 Ом класс точности- 0.005.

Мосты переменного тока.

Мосты переменного тока применяются для измерения, как активных, так и реактивных сопротивлений (емкостных и индуктивных).

Схема моста переменного тока приведена на рисунке.

Уравнения, поясняющие принцип действия моста, записываются по аналогии с уравнениями, приведенными для одинарного моста постоянного тока, и имеют вид:

Из первого закона Кирхгофа, с учетом того, что и следует:

I4=I1 и I3=I2. Принимая во внимание все вышесказанное можно записать:

или . Выражение — является условием равновесия моста.

При работе на переменном напряжении эти уравнения должны быть записаны в показательной форме:

Из этих уравнений следуют условия равновесия моста:

Данная система уравнений показывает, что мост переменного тока может быть уравновешен только при определенном характере нагрузки и схеме включения сопротивлений в ветвях.

Автоматические мосты.

Рассмотрим работу автоматических мостов.

Автоматический мост выполнен на базе реверсивного двигателя, охваченного отрицательной обратной связью по току в измерительной диагонали.

Упрощенная схема такого моста приведена на рисунке.

Прибор работает следующим образом. К питающей диагонали ав подключен источник питания. В измерительную диагональ введены переменный резистор R и усилитель тока УТ. К выходу усилителя подключен реверсивный двигатель РД. Вал двигателя, с одной стороны управляет перемещением движка резистора R, а с другой стороны соединен со шкалой прибора. Усилитель тока подключен таким образом, чтобы при вращении двигателя сопротивления R’ и R’’ изменяясь уменьшали ток в измерительной диагонали бг. Если ток в диагонали бг будет равен нулю, управляющий сигнал на выходе усилителя исчезнет и двигатель остановится. Это состояние будет зафиксировано на шкале, которая проградуирована в единицах измеряемой величины. Если сопротивление в одном из плеч моста изменить — мост будет разбалансирован, в измерительной диагонали появится ток и процесс компенсации повторится.

Компенсаторы.

Компенсаторами называются приборы сравнения, в основу которых положен принцип компенсации Э.Д.С.

Применяются компенсаторы для измерения напряжений и Э.Д.С. с высокой точностью.

Схема компенсатора приведена на рисунке.

На приведенной схеме приняты следующие обозначения::

Gp- источник рабочего тока.

Gn- нормальный элемент.

Gx- источник измеряемого напряжения.

R- регулируемый резистор.

Ro образцовый резистор.

Rk- компенсационный резистор.

P- магнитоэлектрический гальванометр.

Если ключ К находится в положении 1, выполняется равенство:

Если ключ находится в положении 2, выполняется равенство:

Таким образом, можно сравнить напряжение неизвестного источника Gx c напряжением нормального элемента Gn. Это можно пояснить соотношением:

По приведенной схеме работает, например, компенсатор Р 355. Он имеет класс точности 0.05…0.5 в пределах измерения напряжения 0.6…1500 мВ.

Читайте также:  Блуждающие токи в проводке дома

Для увеличения скорости измерений применяют автоматические компенсаторы. Одна из схем такого компенсатора показана на рисунке.

Схема работает следующим образом: В основе прибора лежит усилитель постоянного тока, охваченный обратной связью.

Если обозначить коэффициент усиления УПТ как s, можно записать:

и . Отсюда можно вывести прямую зависимость между током, протекающим по микроамперметру и измеряемым напряжением.

Такие компенсаторы применяют для измерения малых напряжений, например на выходе

Прокрутить вверх

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник



Автоматический уравновешенный мост. Назначение основных элементов схемы. Принцип работы прибора

В автоматических электронных уравновешен­ный мостах движок реохорда перемещается не вручную, а автоматически (рис. 14). Измерительная схема таких мостов питается как постоянным, так и переменным током. В автоматических мостах переменного тока решающее значение имеют активные сопротивления, поэтому выведенные выше соотношения для мостов постоянного тока сохраняются и для автоматических мостов переменного тока. Последние имеют ряд преимуществ перед мостами постоянного тока: измерительная схема питается от одной из обмоток силового трансформатора электронного усилителя, т. е. не требуется дополнительного источника питания (сухого элемента) и отпадает необходимость в применении вибрационного преобразователя. [1].

Существуют различные модификации автоматических уравновешенных мостов, однако принцип их работы одинаков. В качестве примера здесь рассматривается принципиальная схема электронного автоматического уравновешенного моста на переменном токе (рис. 14). Постоянные сопротивления R1, R2, R3 и R4 измерительной схемы выполнены из манганина, а рео­хорд Rp из манганина или специального сплава. Измеритель­ная схема питается переменным током напряжения 6,3 В.

Напряжение разбаланса на вершинах моста а и Ь подается на вход электронного усилителя. В нем оно усиливается до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного электродвигателя РД. Этот двигатель, вращаясь в ту или другую сторону (в зависимости от знака разбаланса), через систему пере­дач перемещает движок реохорда, уравновешивая измерительную схему моста, а также перемещает показывающую стрелку. Если мост находится в равновесии, то реверсивный двигатель не вра­щается, так как напряжение на вход электронного усилителя не подается.

Серийно изготовляемые электронные автоматические уравно­вешенные мосты могут быть использованы и при измерении темпе­ратуры полупроводниковыми термосопротивлениями. В связи с большой разницей в характеристиках металлических термоме­тров сопротивления и полупроводниковых термосопротивлений измерительную схему моста следует рассчитать.

Неуравновешенные мосты

Возможность непосредственного отсчета температуры — преимущество неуравновешенного моста перед лабораторным уравновешенным мос­том.

На принципиальной схеме неурав­новешенного моста (рис. 15) в которой R1, R2 и R3 постоянные сопротивления плеч моста; R — реостат; RK контроль­ное сопротивление; Rt сопротивление термо­метра; Iм — сила тока, протекаю­щего по рамке милливольтметра [1].

Рис. 15. Схема неуравновешенного

измерительного моста

Для контроля разности потен­циалов в схему моста параллельно термометру включается манганиновое контрольное сопротивление Rк, равное сопротивлению термометра при опре­деленной температуре, отмеченной красной чертой на шкале милливольт­метра [1].

Для контроля разности потенциалов Uab переключатель ста­вят в положение 2 и с помощью реостата R устанавливают стрелку мил­ливольтметра точно на красной черте. После этого переклю­чатель ставят в положение 1и по шкале снимают отсчет, соответ­ствующий температуре термометра.

Неуравновешенные мосты питаются от батареи или от сети (через трансформатор и выпрямитель). Показания неуравновешенных мостов зависят от напряжения Uab,, поэтому они не используются для промышленных измерений. Эти мосты используются иногда в лабораторной практике, а также в измерительных схемах других приборов

В технике обычно применяют приборы, с помощью которых измерения производят лишь с определенной заранее заданной и установленной ГОСТом допустимой основной (при нормальных условиях) при­веденной относительной погрешностью. По ее величине измерительные при­боры делят на классы точности 0,05 — 4,0. Промышленные логометры и автоматические уравновешенные мосты в большин­стве случаев выпускаются с классами точности 0,5; 1,0; 1,5. Например, прибор класса 1,5 имеет максимально допустимую основную приведенную относительную погрешность ±1,5%. Класс точности прибора обычно указывают на его шкале.

Источник