D 
|
| Рис. Схема уравновешенного моста. Двухпроводное подключение
|
Часто для измерения температуры используется мостовая измерительная схема.
Измерительные мосты подразделяются на уравновешенные и неуравновешенные. Уравновешенный мост состоит из двух постоянных сопротивлений R1 и R2, реохорда Rp и сопротивления термометра Rt. Сопротивления соединительных проводов (Rл) прибавляются к сопротивлению Rt. В одну диагональ моста включен источник постоянного или переменного тока (Uп), а в другую - нуль-прибор РА. При равновесии моста, ток в измерительной диагонали I0 равен 0. Равновесие достигается перемещением движка реохорда Rp. Условием равновесия моста, состоящего из активных сопротивлений, является:
Откуда:
| D
|
| Рис. Трехпроводное подключение ТС
|
Следовательно, совмещая реохорд со шкалой, можно определить сопротивление Rt, а значит и температуру по положению движка, соответствующему состоянию равновесия.
Недостатком схемы является влияние на показания сопротивления соединительных проводов, зависящих от температуры окружающей среды. Для компенсации этого влияния используют трехпроводные схемы подключения. В этом случае, при равновесии:
,
и если R1=R2, то Rпр на равновесие моста, а, следовательно, и на показания, не влияет.
| D
|
| Рис. Автоматический мост.
|
В автоматических измерительных мостах напряжение измерительной диагонали усиливается и управляет работой реверсивного двигателя, вал которого соединен с реохордом. Кроме того, реохорд для уменьшения влияния на показания переходного сопротивления контакта включается таким образом, что его части находятся в смежных плечах моста. Однако при этом полная компенсация влияния температуры на соединительные провода не достигается.
| D
|
В Неуравновешенных мостах мерой измеряемого сопротивления является ток в измерительной диагонали. Неуравновешенные мосты применяют в нормирующих
преобразователях.
Статическая характеристика неуравновешенного моста имеет вид:
,
Причем изменяться могут один, два или четыре резистора. При этом чувствительность увеличивается соответственно в 2 и 4 раза. Если два резистора изменяются в одну строну, то они устанавливаются в противоположные плечи, если в разные – то в смежные.
Логометры
Для работы в комплекте с ТС, кроме мостов, служат магнитоэлектрические логометры.
Подвижная система прибора представляет собой две жестко скрепленные между собой под острым углом рамки с сопротивлениями r p 1 и r p 2, свободно поворачивающиеся в подпятниках. Рамки движутся в зазоре между сердечником и полюсами N и S постоянного магнита. Этот зазор имеет переменное сечение, которое увеличивается от центра (ось 0-0) к краям. В результате этого магнитная индукция в зазоре соответственно от центра краям уменьшается. Для увеличения чувствительности рамки включены в мостовую электрическую схему таким образом, чтобы их вращающие моменты М 1 и М 2 были направлены навстречу друг другу. Кроме того, номиналы элементов моста подбираются таким образом, чтобы мост был уравновешен при сопротивлении ТС, соответствующем середине шкалы. Таким образом, ток, протекающий по рамкам, определяется током в соответствующем плече моста (са или cd) и током разбаланса I h, протекающим в измерительной диагонали.
Пусть мост уравновешен (измеряемая температура соответствует середине шкалы). При увеличении измеряемой температуры увеличится сопротивление термометра Rt. При этом падение напряжения uad увеличится, а падение напряжения u ac соответственно уменьшится. Следовательно, уменьшится составляющая тока i 1ас, протекающая по первой рамке, обусловленная u ac. В то же время потенциал точки a станет выше потенциала точки b, что приведет к появлению тока небаланса I н. Направление этого тока противоположно направлению i 1ас, и совпадает с направлением i 2сb. В результате ток i 1 уменьшится, а ток i 2 – увеличится.
Следовательно, увеличится момент:
,
| Рис.2 Принципиальная электрическая схема магнитоэлектрического логометра
|
который станет больше момента
.
Появится разность моментов:
где K 1и K 2 –– конструктивные постоянные.
Под действием разности моментов подвижная система начнёт поворачиваться почасовой стрелки. При этом первая рамка будет двигаться в зазор с большей магнитной индукцией, и момент М 1 начнет увеличиваться. Вторая рамка попадает в зазор с меньшей магнитной индукцией, и момент М 2 уменьшается. При некотором положении рамок М 1 снова станет равным М 2. Наступит равновесие подвижной системы, определяемое отношением токов:
или
,
где 
– угол поворота рамок.
После ряда преобразований можно показать, что = f (Rt). Поэтому показания логометра не зависят от напряжения питания при его колебании в пределах +20% от номинального.
Для уменьшения влияния температуры на соединительные провода ТС подключаются по 3х-проводной схеме. Сопротивление R 5 предназначено для установки пределов измерения, R 6 – медное сопротивление для компенсации влияния температуры окружающей среды на рамки логометра. В отличие от уравновешенных мостов у Rnp логометров для двух– и трехпроводной схемы внешнее сопротивление Rпр стандартизируется. Обычно для первой схемы:
Rnp = 2,5 + 0,01 Ом и Rnp = 7,5 + 0,03 Ом,
а для второй схемы:
Rnp = 5 + 0,02 Ом и Rnp = 15 + 0,06 Ом.
Значения Rnp указываются на шкале и в паспорте прибора.
Современные логометры выпускаются следующих типов: Ш69001, Ш69006, Л–64 и др.
2018-01-14
746
