Võrdlev meetod mõõduga

Mõõtetehnoloogias kasutatakse sageli täpsuse parandamiseks meetodit, mis põhineb mõõdetud suuruse väärtuse võrdlemisel erimõõduga reprodutseeritava suuruse väärtusega. Sel juhul mõõdetakse erinevat (diferentsiaalset) signaali ja kuna mõõtmisel on tavaliselt väike viga, siis on tagatud kõrge mõõtetäpsus.

See meetod on mõõtesillade ja potentsiomeetrite töö aluseks.

Tavaliselt korrigeeritakse mõõdiku reprodutseeritud väärtust ja mõõtmise käigus seatakse selle väärtus täpselt võrdseks mõõdetud väärtusega.

Sildade mõõtmisel kasutatakse sellise mõõdikuna takistusi - reokorde, mille abil tasakaalustatakse soojusanduri takistus, mis muutub objekti temperatuuri muutumisel.

Mõõtepotentsiomeetrites kasutatakse tavaliselt stabiilset reguleeritud väljundiga pingeallikat. Mõõtmiste käigus kompenseeritakse sellise allika pinget kasutades anduri poolt tekitatud EMF. Sel juhul nimetatakse seda mõõtmismeetodit kompenseerimiseks.

Mõlemal juhul on järgnevate seadmete (seadmete) ülesandeks vaid mõõdetud väärtuse ja mõõdiku võrdsuse fakti registreerimine, mistõttu neile esitatavad nõuded vähenevad oluliselt.

Temperatuuri määramine sildade mõõtmise teel

Vaatleme näiteks mõõtesilla tööpõhimõtet käsirežiimis.

Joonisel fig 1a on kujutatud sillalülitust teatud objekti temperatuuri Θ mõõtmiseks VÕI juhtimiseks (või OI mõõtmiseks). Sellise vooluringi aluseks on neljast takistist RTC, Rp, Rl, R2 koosnev suletud ahel, mis moodustavad niinimetatud sillaharud. Nende takistite ühenduspunkte nimetatakse tippudeks (a, b, c, d) ja vastandpunkte ühendavaid jooni (a-b, c-d) nimetatakse silla diagonaalideks. Üks diagonaalidest (c-d, joon. 1.a) on toitepingega, teine ​​(a-b) on mõõtev või väljund. Sellist vooluringi nimetatakse sillaks, mis annab kogu mõõteseadmele nime.

RTC takisti on primaarne temperatuuri mõõtmise andur (termistor), mis asub mõõteobjekti vahetus läheduses (sageli selle sees) ja on kuni mitme meetri pikkuste juhtmete abil ühendatud mõõteahelaga.

Sellise soojusmuunduri põhinõue on selle aktiivse takistuse RTC lineaarne sõltuvus temperatuurist nõutavas mõõtmisvahemikus:

kus R0 on soojusmuunduri nimitakistus temperatuuril Θ0 (tavaliselt Θ0 = 20 °C):

α — temperatuurikoefitsient olenevalt termomuunduri materjalist.

Kõige sagedamini kasutatavaid metallitermistoreid TCM (vask) ja TSP (plaatina) nimetatakse mõnikord metallitermistoriteks (MTP).

Muutuva takisti Rp on ülitäpne reokord (mõõtmine), mida käsitleti ülalpool ja mis tasakaalustab muutuja RTC. Takistid R1 ja R2 lõpetavad sillaahela. Nende takistuste võrdsuse korral R1 = R2 nimetatakse sillaahelat sümmeetriliseks.

Lisaks on joonisel fig. 1.a on kujutatud nullseadet (NP) silla tasakaalu fikseerimiseks ja noolt Celsiuse kraadides gradueeritud skaalaga.

Riis. 1. Temperatuuri mõõtmine sildade mõõtmise teel: a) manuaalrežiimis; b) automaatrežiimis

Elektrotehnikast on teada, et silla tasakaalu (tasakaalu) tingimus realiseerub siis, kui silla vastasharude takistuste korrutis on võrdne, s.t võttes arvesse andurit ühendavate juhtmete takistust:

kus Rp = Rp1 + Rp2 on juhtmete takistuste summa; või sümmeetrilise silla jaoks (R1 = R2)

Sel juhul pole mõõtediagonaalis pinget ja nullseade näitab nulli.

Objekti temperatuuri Θ muutumisel muutub RTC anduri takistus, tasakaal rikutakse ja see tuleb taastada liugtraadi liuguri liigutamisega.

Sel juhul liigub nool koos liuguriga mööda skaalat (punktiirjooned joonisel 1.a tähistavad mehaanilist ühendust liuguri ja noole vahel).

Näidud tehakse ainult tasakaaluhetkedel, mistõttu selliseid ahelaid ja seadmeid nimetatakse sageli tasakaalustatud mõõtesildadeks.

Joonisel fig. kujutatud mõõteahela peamine puudus. 1.a, on juhtmete takistusest Rp põhjustatud vea olemasolu, mis võib varieeruda olenevalt ümbritsevast temperatuurist.

Selle vea saab kõrvaldada, kasutades anduri ühendamiseks kolme juhtmega meetodit (vt joonis 1.b).

Selle olemus seisneb selles, et kolmanda juhtme abil viiakse toitediagonaali ülemine «c» otse soojustakistusele ning kaks ülejäänud juhet Rп1 ja Rп2 on erinevates kõrvutiharudes, s.t. sümmeetrilise silla tasakaaluseisund teisendatakse järgmiselt:

Seega piisab vea täielikuks kõrvaldamiseks samade juhtmete (Rp1 = Rp2) kasutamisest anduri ühendamisel sillaahelaga.

Automaatne temperatuuri reguleerimise süsteem

Automaatse mõõterežiimi (joonis 1b) rakendamiseks piisab, kui nullseadme asemel ühendada mõõtediagonaaliga faasitundlik võimendi (U) ja käigukastiga pöördmootor (RD).

Olenevalt objekti temperatuurimuutuse iseloomust liigutab ruleerimisrada RP liugurit ühes või teises suunas, kuni tasakaal on saavutatud. Pinge üle a-b diagonaali kaob ja mootor seiskub.

Lisaks liigutab mootor vajadusel indikaatori osutit ja salvestit (PU), et salvestada näidud diagrammiribale (DL). Graafikariba käitab konstantsel kiirusel sünkroonmootor (SM).

Automaatjuhtimise teooria seisukohalt on see mõõtepaigaldis temperatuuri automaatjuhtimise (SAK) süsteem ja kuulub negatiivse tagasisidega servosüsteemide klassi.

Tagasisidefunktsioon saavutatakse mootori võlli RD mehaanilise ühendamisega salvestusega Rp. Seadepunkt on TC termopaar. Sel juhul täidab sillaahel kahte funktsiooni:

1. seadme võrdlemine

2.muundur (ΔR kuni ΔU).

Pinge ΔU on veasignaal

Tagurdusmootor on täidesaatev element ja väljundväärtus on 1 noole (või salvestusüksuse) liikumine, kuna iga SAC-i eesmärk on anda teavet juhitava väärtuse kohta inimesele sobival kujul.

KSM4 mõõtesilla tegelik vooluring (joonis 2) on veidi keerulisem kui joonisel fig. 1.b.

Takisti R1 on rekord — suure elektritakistusega traat, mis on keritud isoleeritud juhtmele. Liigutatav mootor libiseb liugtraadil ja mööda vasest siini paralleelselt liugjuhtmega.

Mootori lühiajalise kontakttakistuse mõju vähendamiseks mõõtmise täpsusele on silla erinevatesse harudesse lisatud kaks mootorist eraldatud liugtraadi osa.

Ülejäänud takistite eesmärk:

• R2, R5, R6 — manööver, et muuta mõõtepiire või skaala ulatust,

• R3, R4 — temperatuuri määramiseks (valimiseks) skaala alguses,

• R7, R9, P10 — lõpeta sillakontuur;

• R15 — juhtmete Rп takistuste võrdsuse reguleerimiseks silla erinevatel harudel,

• R8 — termistori voolu piiramiseks;

• R60 — võimendi sisendvoolu piiramiseks.

Kõik takistid on valmistatud manganiini traadist.

Silla toiteallikaks on vahelduvpinge (6,3 V) võrgutrafo spetsiaalsest mähisest.

Võimendi (U) — faasitundlik vahelduvvool.

Pöördmootor (RD) on kahefaasiline sisseehitatud käigukastiga asünkroonmootor.

Riis. 2. KSM4 seadme skeem ühe kanaliga temperatuuri mõõtmise režiimis.