Kaedah perbandingan dengan ukuran

Dalam teknologi pengukuran, kaedah sering digunakan untuk meningkatkan ketepatan, iaitu berdasarkan perbandingan nilai kuantiti yang diukur dengan nilai kuantiti yang dihasilkan semula oleh ukuran khas. Dalam kes ini, isyarat (pembezaan) yang berbeza diukur, dan kerana pengukuran biasanya mempunyai ralat kecil, ketepatan pengukuran yang tinggi dipastikan.

Kaedah ini adalah asas operasi jambatan pengukur dan potensiometer.

Biasanya, nilai yang dihasilkan semula oleh ukuran diselaraskan, dan dalam proses pengukuran, nilainya ditetapkan sama persis dengan nilai nilai yang diukur.

Apabila mengukur jambatan, rintangan digunakan sebagai ukuran sedemikian - rheochords, dengan bantuan rintangan transduser haba seimbang, yang berubah apabila suhu objek berubah.

Sumber voltan yang stabil dengan keluaran terkawal biasanya digunakan dalam mengukur potensiometer. Semasa pengukuran, menggunakan voltan sumber sedemikian, EMF yang dihasilkan oleh sensor diberi pampasan. Dalam kes ini, kaedah pengukuran ini dipanggil pampasan.

Dalam kedua-dua kes, tugas peranti (peranti) berikut hanyalah untuk mendaftarkan fakta kesamaan nilai yang diukur dan ukuran, oleh itu keperluan untuk mereka dikurangkan dengan ketara.

Penentuan suhu dengan mengukur jambatan

Sebagai contoh, pertimbangkan prinsip operasi jambatan pengukur dalam mod manual.

Rajah 1a menunjukkan litar jambatan untuk mengukur suhu Θ objek tertentu untuk mengawal OR (atau mengukur OI). Asas litar sedemikian adalah litar tertutup empat perintang RTC, Rp, Rl, R2, membentuk lengan jambatan yang dipanggil. Titik sambungan perintang ini dipanggil bucu (a, b, c, d), dan garisan yang menghubungkan bucu bertentangan (a-b, c-d) dipanggil pepenjuru jambatan. Salah satu pepenjuru (c-d, Rajah 1.a) dibekalkan dengan voltan bekalan, satu lagi (a-b) adalah mengukur atau output. Litar sedemikian dipanggil jambatan, yang memberikan nama kepada keseluruhan peranti pengukur.

Perintang RTC ialah transduser pengukuran suhu utama (thermistor) yang terletak berdekatan dengan objek ukuran (selalunya di dalamnya) dan disambungkan ke litar pengukuran menggunakan wayar sehingga beberapa meter panjang.

Keperluan utama untuk penukar haba sedemikian ialah pergantungan linear RTC rintangan aktifnya pada suhu dalam julat ukuran yang diperlukan:

di mana R0 ialah rintangan nominal penukar haba pada suhu Θ0 (biasanya Θ0 = 20 ° C):

α — pekali suhu bergantung kepada bahan penukar haba.

Termistor logam yang paling biasa digunakan TCM (tembaga) dan TSP (platinum), kadang-kadang dipanggil termistor logam (MTP).

Perintang pembolehubah Rp ialah rheochord (ukuran) berketepatan tinggi yang dibincangkan di atas dan berfungsi untuk mengimbangi pembolehubah RTC. Perintang R1 dan R2 melengkapkan litar jambatan. Dalam kes kesamaan rintangan mereka R1 = R2, litar jambatan dipanggil simetri.

Di samping itu, FIG. 1.a menunjukkan peranti nol (NP) untuk membetulkan keseimbangan jambatan dan anak panah dengan skala bergraduat dalam darjah Celsius.

nasi. 1. Pengukuran suhu dengan mengukur jambatan: a) dalam mod manual; b) dalam mod automatik

Dari kejuruteraan elektrik diketahui bahawa keadaan keseimbangan (keseimbangan) jambatan direalisasikan apabila produk rintangan lengan bertentangan jambatan adalah sama, iaitu dengan mengambil kira rintangan wayar yang menyambungkan sensor:

dengan Rp = Rp1 + Rp2 ialah jumlah rintangan wayar; atau untuk jambatan simetri (R1 = R2)

Dalam kes ini, tiada voltan dalam pepenjuru pengukur dan peranti sifar menunjukkan sifar.

Apabila suhu Θ objek berubah, rintangan penderia RTC berubah, keseimbangan terganggu, dan ia mesti dipulihkan dengan menggerakkan peluncur wayar gelongsor.

Dalam kes ini, bersama-sama dengan peluncur, anak panah akan bergerak mengikut skala (garisan putus-putus dalam Rajah 1.a menandakan sambungan mekanikal antara peluncur dan anak panah).

Pembacaan dibuat hanya pada saat-saat keseimbangan, itulah sebabnya litar dan peranti sedemikian sering dipanggil jambatan pengukur seimbang.

Kelemahan utama litar pengukur yang ditunjukkan dalam rajah. 1.a, ialah kehadiran ralat yang disebabkan oleh rintangan wayar Rp, yang boleh berbeza-beza bergantung pada suhu persekitaran.

Ralat ini boleh dihapuskan dengan menggunakan kaedah tiga wayar untuk menyambung penderia (lihat Rajah 1.b).

Intipatinya terletak pada hakikat bahawa dengan bantuan wayar ketiga, «c» atas pepenjuru bekalan digerakkan terus ke rintangan haba, dan dua wayar yang tinggal Rп1 dan Rп2 berada dalam lengan bersebelahan yang berbeza, i.e. keadaan keseimbangan jambatan simetri diubah seperti berikut:

Oleh itu, untuk menghapuskan ralat sepenuhnya, cukup menggunakan wayar yang sama (Rp1 = Rp2) apabila menyambungkan sensor ke litar jambatan.

Sistem kawalan suhu automatik

Untuk melaksanakan mod pengukuran automatik (Rajah 1b), sudah cukup untuk menyambungkan penguat sensitif fasa (U) dan motor boleh balik (RD) dengan kotak gear ke pepenjuru pengukur dan bukannya peranti sifar.

Bergantung pada sifat perubahan suhu objek, laluan teksi akan menggerakkan peluncur RP ke satu arah atau yang lain sehingga keseimbangan diwujudkan. Voltan merentasi pepenjuru a-b akan hilang dan motor akan berhenti.

Selain itu, enjin akan menggerakkan penunjuk penunjuk dan perakam (PU) jika perlu untuk merekodkan bacaan pada jalur carta (DL). Bar grafik dipacu pada kelajuan malar oleh motor segerak (SM).

Dari sudut teori kawalan automatik, pemasangan pengukur ini adalah sistem kawalan automatik (SAK) suhu dan tergolong dalam kelas sistem servo dengan maklum balas negatif.

Fungsi maklum balas dicapai dengan menyambung secara mekanikal RD aci motor ke rekod Rp. Titik set ialah termokopel TC. Dalam kes ini, litar jambatan melakukan dua fungsi:

1. membandingkan peranti

2.penukar (ΔR kepada ΔU).

Voltan ΔU ialah isyarat ralat

Motor undur ialah elemen eksekutif, dan nilai output ialah pergerakan 1 anak panah (atau unit rakaman), kerana tujuan setiap MPS adalah untuk memberikan maklumat tentang nilai terkawal dalam bentuk yang sesuai untuk persepsi manusia.

Litar sebenar jambatan pengukur KSM4 (Rajah 2) adalah lebih rumit sedikit daripada yang ditunjukkan dalam Rajah. 1.b.

Perintang R1 ialah rechord — dawai dengan rintangan elektrik tinggi yang dililit pada wayar berpenebat. Motor boleh alih meluncur pada wayar slaid dan merentasi bas kuprum selari dengan wayar slaid.

Untuk mengurangkan pengaruh rintangan sentuhan sementara motor pada ketepatan pengukuran, dua bahagian wayar gelongsor, dipisahkan daripada motor, dimasukkan ke dalam lengan jambatan yang berbeza.

Tujuan perintang yang tinggal:

• R2, R5, R6 — manuver, untuk menukar had ukuran atau julat skala,

• R3, R4 — untuk menetapkan (memilih) suhu pada permulaan skala,

• R7, R9, P10 — lengkapkan litar jambatan;

• R15 — untuk melaraskan kesamaan rintangan wayar Rп pada lengan jambatan yang berbeza,

• R8 — untuk mengehadkan arus termistor;

• R60 — untuk mengehadkan arus input penguat.

Semua perintang diperbuat daripada dawai manganin.

Jambatan ini dikuasakan oleh voltan ulang-alik (6.3 V) daripada belitan khas pengubah sesalur.

Penguat (U) — AC peka fasa.

Motor boleh balik eksekutif (RD) ialah motor aruhan dua fasa dengan kotak gear terbina dalam.

nasi. 2. Skema peranti KSM4 dalam mod pengukuran suhu saluran tunggal.