Входное устройство усилителя с входным напряжением постоянного тока (преобразователь постоянного сигнала в переменный)
В связи с тем, что усилителям постоянного тока присущи такие недостатки, как нестабильность выходной величины напряжения при отсутствии сигнала для усиления используются усилители переменного тока.
Для преобразования сигнала постоянного тока в переменный служит вибропреобразователь. Он состоит из постоянного магнита, обмотки возбуждения ОВ, питаемой переменным током частотой 50 Гц, низковольтным напряжением, якоря из магнитной стали 2, игольчатых контактов 3 (рисунок 17).
Рисунок 17
Напряжение небаланса DUВХ с измерительной схемы прибора подводится через зажим 1 к пластине якоря ВП и через зажим 2 к средней точке первичной обмотки входного трансформатора Тр.
В обмотке возбуждения вибропреобразователя создается переменное магнитное поле, заставляющее вибрировать якорь с частотой 50 колебаний в секунду. Перемещаясь, пластина якоря замыкает то верхний, то нижний контакт преобразователя. В результате входной сигнал замыкается поочередно на точку 3 или 4 входной обмотки трансформатора Тр. Со средней точки 5 обмотки цепь замыкается на источник сигнала.
При наличии напряжения небаланса в измерительной схеме прибора через первичную обмотку входного трансформатора попеременно проходит ток то в одном, то в другом направлении, создавая в сердечнике трансформатора переменное магнитное поле, которое индуцирует во вторичной его обмотке переменное напряжение с частотой тока питания обмотки возбуждения ОВ.
Фаза вторичного напряжения трансформатора зависит от знака напряжения небаланса.
Пирометрические милливольтметры
М
илливольтметры,
работающие в комплекте с термоэлектрическими
преобразователями, называются
пирометрическими. Принцип их работы
основан на взаимодействии магнитного
поля проводника с током и магнитного
поля постоянного магнита. В результате
взаимодействия этих полей возникает
вращающий электромагнитный момент МЭ,
действующий на проводник (рисунок 18).
Измерительная схема милливольтметра образована подвижной рамкой 1 и постоянным магнитом 6. По виткам рамки протекает электрический ток, создавая вокруг нее магнитное поле. Между полюсными наконечниками постоянного магнита помещен цилиндрический стальной сердечник 4, создающий радиальный магнитный поток. Рамка крепится на кернах и вращается в кольцевом воздушном зазоре между полюсными наконечниками и сердечником.
К рамке жестко крепится стрелка 7, конец которой перемещается вдоль шкалы прибора, проградуированной в единицах измеряемой величины. У опор рамки размещены две специальные пружины 5, которые создают противодействующий момент, уравновешивающий систему в момент измерения. После окончания измерения момент возвращает рамку в нулевое положение. Кроме того, спиральные пружины выполняют роль токопроводящих проводов для подвода термо-э.д.с. от термоэлектрического преобразователя к рамке милливольтметра.
В момент равновесия рамки милливольтметра вращающему электромагнитному моменту М, противодействует момент пружины МПР, т.е. МЭ=МПР.
Вращающий электромагнитный момент:
МЭ=2r×F,
где 2r – радиальная ширина рамки, м;
F – сила, поворачивающая рамку милливольтметра.
Противодействующий момент спиральной пружины определяется ее геометрическими размерами
где b – ширина спиральной пружины, м;
m – толщина пружины, м;
Е – модуль упругости, Па;
l – длина пружины, м;
j – угол поворота рамки (закручивания пружины).
Согласно условию равновесия рамки при МЭ=МПР и считая, что значения всех величин измерительной схемы постоянны, угол поворота рамки пропорционален величине силы тока в рамке:
где k – коэффициент пропорциональности, характеризующий чувствительность прибора к току I.
Поскольку сила тока в рамке зависит от сопротивления подсоединенных приводов, то для правильного измерения необходимо подогнать сопротивления внешней цепи RВН до значения, при котором градуировался прибор. Это значение указывается на шкале прибора, оно может быть равно 0,6; 5,0; 15 и 25 Ом. Для подгонки RВН до заданной величины служит подгоночная катушка 3. Для подгонки диапазона шкалы и ограничения влияния ее на точность измерений колебаний температуры окружающей среды служит добавочное сопротивление 2.