Компенсаторы постоянного тока

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 19Следующая ⇒

Компенсаторы — приборы в которых измерение производится методом сравнения измеряемой величины с эталонной. Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании (компенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения на образцовом резисторе. Момент полной компенсации фиксируется индикаторным прибором (нуль-индикатором), Разработаны компенсаторы переменного и постоянного тока. Компенсационный метод применяется также в цифровых измерительных приборах.

Упрощенная принципиальная схема компенсатора nocтоянного тока для измерения напряжения Ux, показана на рис. 8.4.

Источник, постоянного напряжения Е 0 обеспечивает протекание рабочего тока Iр по цепи, состоящей из последовательно включенных измерительного

Rи , установочного (образцового) Rу и регулировочного R рег резисторов. В качестве источника образцовой ЭДС (меры ЭДС) используется нормальный элемент Енэ — изготавливаемый по специальной технологии гальванический

элемент, среднее значение ЭДС которого при температуре 20° С известно с точностью до пятого знака и равно Енэ = 1,0186 В. Установочный резистор

R у , представляет собой катушку сопротивлений специальной конструкции с точно известным и стабильным сопротивлением. В схеме элементНИ — нуль-индикатор, реагирующий на очень маленькие постоянные токи (чувствительность по току S ни — порядка 10 -10 дел/А).

Относительная погрешность нормального элемента может быть в пределах от 0,02 до 0,0002 %. С помощью переключателя нуль-индикатор вначале включается в цепь установочного сопротивления Rу (положение переключателя 1). При этом регулировочным сопротивлением Rрег добиваются отсутствия тока в цепи нуль-индикатора. Это означает, что Iр Rу= Енэ, откуда значение рабочего тока определяется через соотношение Iр = Енэ / Rу=10-nА(для каждого типа компенсатора величина п — число индивидуальное и неизменное, что обеспечивается постоянством параметров источника напряжения Енэ и установочного сопротивления Rу ). Затем нуль-индикатор включается в измерительную цепь (положение переключателя 2) и изменением измерительного сопротивления Rи -добиваются нулевого тока, а значит; равенства Ux=IрR= ЕнэR/Rу. Итак, измеряемое напряжение определяется с достаточно высокой точностью и без нарушения работы измерительной цепи, так как в момент измерения ток через индикатор не протекает

С помощью компенсатора можно также определять ток в исследуемом устройстве, преобразовав его предварительно в напряжение согласно формуле Ix = Ux/R 0 , где R 0 — образцовое сопротивление.

При измерениях напряжений на производстве применение находят автоматические компенсаторы, в которых поддерживается разностное значение △ Ux = Iр Rнач- Iр Rкон 0 с помощью следящей системы. Здесь Rнач и Rкон — части измерительного сопротивления в начале и конце цикла слежения.

В современных конструкциях компенсаторов вместо нормального элемента часто применяются эталонные (в частности стабилизированные) источники напряжения с более высоким значением коэффициента стабилизации, что позволяет расширить верхний предел измерения компенсатора до нескольких десятков вольт.

Погрешность компенсатора постоянного тока определяется погрешностями резисторов Rи, Rу , ЭДС нормального элемента Енэ , а также чувствительностью нуль-индикатора. Современные потенциометры постоянного тока имеют класс точности от 0,0005 до 0,2. Верхний предел измерения до 1...2,5 В. При достаточной чувствительности нуль-индикатора нижний предел измерения может составлять единицы нановольт.

Компенсационные методы используются также для измерений и на переменном токе.

29. Аналоговые электронные вольтметры

Аналоговый электронный вольтметр — измерительный прибор, представляющий собой сочетание электронного преобразователя, выполненного на лампах, полупроводниковых элементах, интегральных микросхемах, и магнитоэлектрического измерителя.

По назначению аналоговые электронные вольтметры различают: постоянного тока, переменного тока, импульсные тока, фазочувствительные, селективные, универсальные.

Основное назначение аналоговых вольтметров — измерение напряжения в радиоэлектронных цепях.

Электронные вольтметры постоянного тока по сравнению с магнитоэлектрическими вольтметрами имеют очень большое входное сопротивление (порядка 5—10 МОм) и высокую чувствительность. Значение входного сопротивления неизменно при переключении пределов измерения.

Вольтметр состоит из входного устройства — высокоомного резистивного делителя напряжения; электронного преобразователя — усилителя постоянного тока; электромеханического преобразователя — магнитоэлектрического измерителя.

Усилитель постоянного тока служит для повышения чувствительности вольтметра, является усилителем мощности, необходимым для приведения в действие магнитоэлектрического измерителя. Он должен обладать высокой линейностью амплитудной характеристики, постоянством коэффициента усиления, малым дрейфом нуля.

Линейность амплитудной характеристики обеспечивается правильным выбором режимов работы ламп, транзисторов, микросхем усилителя. Отрицательная обратная связь в усилителях повышает стабильность коэффициента усиления и улучшает линейность амплитудной характеристики. Стабилизация питающих напряжений также способствует стабилизации коэффициента усиления.

Для уменьшения дрейфа нуля, кроме стабилизации питающих напряжений, усилитель выполняется по мостовой балансной схеме.

Расширение пределов измерения осуществляется с помощью делителя и сопротивления обратной связи.

II АЭВ переменного тока строятся по 2м схемам:

Вольтметры, построенные по схеме а), характеризуются широким частотным диапазоном 20 Гц — 700 МГц, но недостаточно высокой чувствительностью.

Вольтметры, построенные по схеме б), характеризуются сравнительно узким частотным диапазоном 10 Гц — 10 МГц, определяемым полосой пропускания усилителя переменного тока, но более высокой чувствительностью.

Универсальные аналоговые электронные вольтметры, предназначенные для измерений в цепях постоянного и переменного токов, реализуются так, как показано на рисунке:

Характеристики аналоговых электронных вольтметров переменного тока и характер их шкал в основном определяются схемой электронного преобразователя (детектора). Различают преобразователи пикового, средневыпрямленного, среднеквадратичного значений, осуществляющие преобразование переменного напряжения в постоянное, пропорциональное соответственно пиковому (максимальному), средневыпрямленному и среднеквадратичному значениям измеряемого напряжения.

По частотному диапазону аналоговые электронные вольтметры переменного тока делятся на низкочастотные, высокочастотные, сверхчастотные.

30.Структурные схемы аналоговых вольтметров

Они реализуются на основе метода непосредственной оценки. Обобщенная структурная схема аналогового вольтметра имеет вид:

В зависимости от назначения вольтметра, часть этих блоков может отсутствовать, за исключением электромеханического преобразователя. Данный блок присутствует всегда, по существу он является простейшим вольтметром. Характеристики блоков:

1) Входное устройство. Оно обеспечивает согласование входных параметров вольтметра с выходными параметрами источника сигнала (по сопротивлению и чувствительности).

2) Усилитель переменного тока. Он дает основное усиление входного сигнала, а также согласует параметры входного устройства с параметрами входа детектирующей системы.

3) Детектор (детектирующая система). Данный блок определяет напряжение отклика, то есть то напряжение, на которое реагирует вольтметр.

4) Усилитель постоянного тока. Он обеспечивает требуемый коэффициент градуировки и согласует выходные параметры детектирующего устройства с входными параметрами электромеханического преобразователя.

5) Электромеханический преобразователь. Он показывает напряжение, которое мы снимаем с вольтметра. Соотношение напряжений отклика и показания на выходе вольтметра определяют тип вольтметра. Эти два напряжения связаны между собой коэффициентом градуировки.

1.Для постоянного тока:

2.Для переменного тока:

АЭВ переменного тока строятся по 2м схемам:

3. Универсальные аналоговые электронные вольтметры, предназначенные для измерений в цепях постоянного и переменного токов, реализуются так, как показано на рисунке:

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 623; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!