Komparativ metode med mål

Innen måleteknologi brukes ofte en metode for å forbedre nøyaktigheten, som går ut på å sammenligne verdien av den målte mengden med verdien av mengden som er gjengitt ved et spesielt mål. I dette tilfellet måles det forskjellige (differensielle) signalet, og siden målingen vanligvis har en liten feil, sikres høy målenøyaktighet.

Denne metoden er grunnlaget for driften av målebroer og potensiometre.

Vanligvis justeres verdien som reproduseres av tiltaket, og i prosessen med målingen settes verdien nøyaktig lik verdien av den målte verdien.

Ved måling av broer brukes motstander som et slikt mål - reokorder, ved hjelp av hvilke motstanden til den termiske transduseren balanseres, som endres når temperaturen til objektet endres.

En stabil spenningskilde med regulert utgang brukes vanligvis til å måle potensiometre. I løpet av målingene, ved hjelp av spenningen til en slik kilde, kompenseres EMF generert av sensoren. I dette tilfellet kalles denne målemetoden kompensasjon.

I begge tilfeller er oppgaven til følgende enheter (enheter) bare å registrere likheten mellom den målte verdien og tiltaket, derfor er kravene til dem betydelig redusert.

Bestemmelse av temperatur ved å måle broer

Som et eksempel, vurder prinsippet for drift av målebroen i manuell modus.

Figur 1a viser en brokrets for å måle temperaturen Θ til et bestemt objekt for å kontrollere OR (eller måle OI). Grunnlaget for en slik krets er en lukket krets med fire motstander RTC, Rp, Rl, R2, som danner de såkalte broarmene. Koblingspunktene til disse motstandene kalles toppunkter (a, b, c, d), og linjene som forbinder motsatte toppunkter (a-b, c-d) kalles diagonaler av broen. En av diagonalene (c-d, fig. 1.a) forsynes med forsyningsspenning, den andre (a-b) er måling eller utgang. En slik krets kalles en bro, som gir navnet til hele måleapparatet.

RTC-motstanden er en primær temperaturmåletransduser (termistor) plassert i umiddelbar nærhet til måleobjektet (ofte inne i det) og koblet til målekretsen ved hjelp av ledninger opptil flere meter lange.

Hovedkravet for en slik termisk omformer er den lineære avhengigheten av dens aktive motstand RTC på temperaturen i det nødvendige måleområdet:

hvor R0 er den nominelle motstanden til den termiske omformeren ved temperatur Θ0 (vanligvis Θ0 = 20 ° C):

α — temperaturkoeffisient avhengig av materialet til den termiske omformeren.

De mest brukte metalltermistorene TCM (kobber) og TSP (platina), kalles noen ganger metalltermistorer (MTP).

Den variable motstanden Rp er høypresisjonsreokordet (måling) diskutert ovenfor og tjener til å balansere variabelen RTC. Motstandene R1 og R2 fullfører brokretsen. I tilfelle lik motstand R1 = R2, kalles brokretsen symmetrisk.

I tillegg viser fig. 1.a viser en nullanordning (NP) for å fikse balansen til broen og en pil med en skala gradert i grader Celsius.

Ris. 1. Temperaturmåling ved å måle broer: a) i manuell modus; b) i automatisk modus

Det er kjent fra elektroteknikk at betingelsen for balanse (likevekt) av broen er realisert når produktet av motstandene til de motsatte armene til broen er lik, dvs. tar hensyn til motstanden til ledningene som forbinder sensoren:

hvor Rp = Rp1 + Rp2 er summen av ledningsmotstandene; eller for symmetrisk bro (R1 = R2)

I dette tilfellet er det ingen spenning i målediagonalen og nullanordningen indikerer null.

Når temperaturen Θ på objektet endres, endres motstanden til RTC-sensoren, balansen blir forstyrret, og den må gjenopprettes ved å flytte glidebryteren til glidetråden.

I dette tilfellet, sammen med glidebryteren, vil pilen bevege seg langs skalaen (de stiplede linjene i fig. 1.a angir den mekaniske forbindelsen mellom glideren og pilen).

Avlesninger gjøres bare i likevektsøyeblikk, og det er derfor slike kretser og enheter ofte kalles balanserte målebroer.

Den største ulempen med målekretsen vist i fig. 1.a, er tilstedeværelsen av en feil forårsaket av motstanden til ledningene Rp, som kan variere avhengig av omgivelsestemperaturen.

Denne feilen kan elimineres ved å bruke en tre-leder metode for å koble til sensoren (se figur 1.b).

Dens essens ligger i det faktum at ved hjelp av den tredje ledningen flyttes den øvre «c» av tilførselsdiagonalen direkte til den termiske motstanden, og de to gjenværende ledningene Rп1 og Rп2 er i forskjellige tilstøtende armer, dvs. balansetilstanden til en symmetrisk bro transformeres som følger:

For å eliminere feilen fullstendig, er det nok å bruke de samme ledningene (Rp1 = Rp2) når sensoren kobles til brokretsen.

Automatisk temperaturkontrollsystem

For å implementere den automatiske målemodusen (fig. 1b) er det nok å koble en fasefølsom forsterker (U) og en reversibel motor (RD) med en girkasse til målediagonalen i stedet for en nullenhet.

Avhengig av arten av objektets temperaturendring, vil taksebanen bevege RP-glideren i den ene eller den andre retningen til balansen er etablert. Spenningen over a-b diagonalen vil forsvinne og motoren stopper.

I tillegg vil motoren flytte indikatorpekeren og opptakeren (PU) om nødvendig for å registrere avlesningene på kartstripen (DL). Grafikkstangen drives med konstant hastighet av en synkronmotor (SM).

Fra synspunktet om automatisk kontrollteori er denne måleinstallasjonen et system for automatisk kontroll (SAK) temperatur og tilhører klassen av servosystemer med negativ tilbakemelding.

Tilbakemeldingsfunksjonen oppnås ved å mekanisk koble motorakselen RD til registreringen Rp. Settpunktet er TC-termoelementet. I dette tilfellet utfører brokretsen to funksjoner:

1. sammenligne enhet

2.omformer (ΔR til ΔU).

Spenningen ΔU er et feilsignal

Reverseringsmotoren er et utøvende element, og utgangsverdien er bevegelsen av 1 pil (eller opptaksenhet), siden formålet med hver SAC er å gi informasjon om den kontrollerte verdien i en form som er praktisk for menneskelig oppfatning.

Selve kretsen til KSM4-målebroen (fig. 2) er litt mer komplisert enn den som er vist i fig. 1.b.

Motstand R1 er en akkord - en ledning med høy elektrisk motstand viklet på en isolert ledning. Den bevegelige motoren glir på glidetråden og over en kobberbuss parallelt med glidetråden.

For å redusere påvirkningen av motorens transiente kontaktmotstand på målingens nøyaktighet, er to deler av glidetråden, atskilt fra motoren, inkludert i forskjellige armer på broen.

Hensikten med de gjenværende motstandene:

• R2, R5, R6 — manøver, for å endre målegrensene eller skalaområdet,

• R3, R4 — for å stille inn (velge) temperaturen på begynnelsen av skalaen,

• R7, R9, P10 — fullfør brokretsen;

• R15 — for å justere likheten mellom motstandene til ledningene Rп på forskjellige armer på broen,

• R8 — for å begrense termistorstrømmen;

• R60 — for å begrense inngangsstrømmen til forsterkeren.

Alle motstander er laget av manganintråd.

Broen drives av vekselspenning (6,3 V) fra en spesiell vikling av netttransformatoren.

Forsterker (U) — fasefølsom AC.

Den executive reversible motoren (RD) er en to-fase induksjonsmotor med innebygd girkasse.

Ris. 2. Skjematisk av KSM4-enheten i enkanals temperaturmålingsmodus.