Нормирующие преобразователи термо-ЭДС.

Для введения информации от ТЭП в ЭВМ или системы автоматиче- ского регулирования применяют нормирующие измерительные токовые преобразователи (рис.2.20). Они предназначены для преобразования сиг- нала ТЭП в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 mA (0-20 mA).

В основу работы нормирующего преобразователя положен компенсацион- ный метод измерения термо-ЭДС с использованием схемы потенциометра с переменной силой рабочего тока.

Контур измерения I содержит корректирующий мост КМ, усилитель У1 с токовым выходом Iвых и резистор Rкн. К контуру I с помощью удлини- тельных проводов F и D подключен ТЭП.

Корректирующий мост предназначен для введения автоматической поправки на изменения температуры свободного конца ТЭП, а также ком- пенсации начальной термо-ЭДС в преобразователях, нижний предел изме- рения которых не равен 0°С. К диагонали ав питания моста подведено ста- билизированное напряжение постоянного тока. Резисторы R1, R2 и R3 –

манганиновые, Rм – медный.

 

 

Iос

 

У2

 

II

Rкн

 

 

Iвых

Усилитель У1 со-

стоит из двух каскадов:

магнитного УМ, выпол-

К H ненного по двухтактной полупериодической

d I

Rм

U У1

R4 R1

a b

схеме и полупроводни- кового усилителя УП, работающего в режиме

R3 R2

 

 

c

 

 

УМ УП

 

Iвых

усиления постоянного тока. Усилитель У1 вы- полняет функции нуль- индикатора. Контур

F D

 

+ -

t

A B

U

- +

пит

 

Rвн

компенсации II включа- ет в себя резистор Rкн и усилитель обратной свя- зи У2. Этот усилитель аналогичен У1, но вклю- чен с глубокой отрица-

Рис.2.20. Нормирующий преобразователь

термо-ЭДС

тельной связью по вы-

ходному току усилите-

ля. Выходной ток Iос усилителя У2 является рабочим током контура II, и при прохождении этого тока по сопротивлению Rкн в нем со стороны кон- тура II создается компенсирующее напряжение: Uкн = Iос Rкн. Со стороны контура I к резистору Rкн подводится сигнал ТЭП ЕАВ (t,t0"), сложенный с напряжением Ucd, создаваемым в измерительной диагонали cd корректи-

рующего моста КМ. Это напряжение равно поправке на температуру сво-

бодных концов ТЭП, т.е.

Ucd = ЕAB (t0",t0),

т.е. этот суммарный сигнал, равный

ЕAB (t,t0) = Е AB(t,t0") + Ucd

сравнивается с напряжением Uкн. Разбаланс, равный Δ U = ЕAB (t,t0) – Uкн

подается на усилитель У1, где этот сигнал постоянного тока Δ U преобра-

зуется сначала в магнитном усилителе УМ в сигнал переменного тока, за-

тем усиливается, а затем опять преобразуется в сигнал постоянного тока, который дополнительно усиливается в полупроводниковом усилителе УП постоянного тока.

Выходной сигнал усилителя У1 создает ток Iвых, который поступает во внешнюю цепь Rвн и далее, через делитель, в усилитель обратной связи У2. Выходной ток Iос усилителя У2 изменяется и изменяет падение на-

пряжения Uкн на резисторе Rкн до тех пор, пока разбаланс Δ U не достигнет некоторой малой величины Δ U, называемой статической ошибкой ком-

пенсации.

Наличие статической ошибки компенсации приводит к тому, что в контуре измерения проходит недокомпенсированный ток. При этом, чем больше измеряемая термо-ЭДС, тем больше этот ток. Исключить эту ошибку в устройствах, выполненных по статической автокомпенсацион- ной схеме, принципиально невозможно, так как выходной ток преобразо- вателя Iвых и ток контура компенсации Iос определяются наличием этой ошибки и пропорциональны ей. В то же время статическая ошибка авто- компенсационной схемы может быть значительно уменьшена, если ис- пользовать усилитель с большим коэффициентом усиления.

Рассмотрим связь между измеряемой термо-ЭДС ЕАВ(t,t0) и выход-

ным током преобразователя Iвых:

Δ U = ЕAB (t,t0) – Uкн. (2.27)

На выходах усилителей У1, У2 формируются сигналы

 

Iвых

= К 1 Iвх

= К 1

Δ U

Rвх

 

; (2.28)

Iос = К 2 Iвых

, (2.29)

 

вх

где К1 и К2 - коэффициенты усиления усилителей У1 и У2;

I = Δ U - ток,

R

вх

создаваемый во входной цепи усилителя сигналом Δ U, Rвх - сопротивление

входной цепи усилителя У1.

Падение напряжения на резисторе Rкн с учетом (2.29) составит

Uкн = Iос Rкн = К2 Iвых Rк. (2.30)

Подставляя в выражение (2.27) Δ U из (2.28) и Uкн из (2.30), получим:

IвыхRвх = E

(t, t) − К I R.

 

 

Находим

АВ 0

К

1

2 вых кн

 

где

К = 1

Rвх / К 1 + К 2 Rкн

Iвых= К ЕAB(t,t0), (2.31)

 

- коэффициент преобразования нормирующего преоб-

разователя.

Таким образом, выходной сигнал нормирующего преобразователя пропорционален откорректированному по температуре свободного спая сигналу ТЭП.

В зависимости от диапазона входного сигнала нормирующие преоб-

разователи имеют классы точности 0,5 – 1,5.