Потенциометры.

Принцип потенциометрического метода измерения основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой Т.ЭДС известной разностью потенциалов, образованной вспомогательным источником тока.

 

Принципиальная схема потенциометра.

Цепь включает два контура, в одном из которых подсоединен термопреобразователь (Е(tt₀)), в другом - источник сухого элемента (E) с компенсирующим переменным резистором (R_АВ). Последовательно с ТЕП включен нуль-прибор НП (гальванометр).

Передвигая контакт реохорда D можно найти такое положение, когда I = 0 (определяем по нуль-прибору). При равновесии схемы справедливо равенство

Е(tt₀) = U_AD (1).

Разность потенциалов между точками А и D пропорциональна сопротивлению резистора R_АВ, тогда Е(tt₀) = IR_AD (2).

Используя выражение для I = E / R_АВ находим Е(tt₀) = E R_AD / R_АВ (3).

Для реохорда справедливо равенство R_AD / R_АВ = l/L.

Тогда получим: Е(tt₀) = E l/L (5), где E, L = const, а следовательно Е(tt₀) = f(l).

Отградуировав реохорд можно определять значение температуры.

 

Схема лабораторного потенциометра.

R_b - подстраиваемый (калибровочный) резистор,

R_НЭ - постоянный резистор,

R_р - реохорд.

Значение E со временем изменяется. Для того чтобы компенсировать это изменение используется схемы с наличием нормального элемента (НЭ), предназначенного для контроля постоянства разности потенциалов на реохорде между его конечными точками (АВ). НЭ развивает определенную постоянную в течении длительного времени ЭДС. Обычно применяют ртутно-кадмиевый гальванический элемент Вестона.

Для контроля напряжения сухого элемента включают переключатель в положение К (при этом разрывается цепь ТЭП). Изменяя силу тока в цепи резистором R_b добиваются на конечных точках реохорда эталонного напряжения (т.е. чтобы НП показывал 0). При измерении переключатель перемещают в положение И, и далее поступают как в выше описанном методе измерения.

Автоматический потенциометр.

В автоматических потенциометрах роль нуль-прибора выполняет электронный усилитель (ЭУ). Цепь источника тока состоит из двух ветвей,

рабочей, в которой имеется реохорд R_р, и вспомогательной включающей два постоянных сопротивления R₁ и R_нэ. Наличие вспомо­гательной цепи позволяет автоматически ввести поправку на температуру холодных спаев ТЭП.

При проведении измерений переключатель находится в положение «И». Измеряемая Т.ЭДС компенсируется напряжением на реохорде изменением положения движка. Если Е(tt₀) ≠ U_bd, то на вершинах b и d появляется напряжение разбаланса Е(tt₀) – U_bd, которое подается на усилитель. Приходит во вращение реверсивный двигатель (РД), перемещающий движок реохорда R_р и стрелку прибора. Движение идет до тех пор пока вновь не установится баланс моста. При этом стрелка прибора покажет новое соответствующее значение температуры.

Для установки рабочего тока I₁ переключатель переводят в положение «К». Если I₁R_нэ ≠ Е_нэ, то сигнал рассогласования через усилитель поступает на РД, который перемещает движок R_п, изменяя величину питающего напряжения до необходимой (т.е. до ликвидации рассогласования напряжений).

Автоматические электронные потенциометры, кроме измерения температуры могут быть использованы и для ее автоматического регулирования. Для этого они снабжаются дополнительно регулирующими устройствами (в основном позиционными регуляторами). На базе потенциометров создано множество вторичных приборов, которые в комплекте с соответствующими преобразователями используются для измерения неэлектрических величин (давления, расхода, уровня, концентрации и др.)