2.2.1. Анализ цепей с делителем напряжения
Делитель напряжения – это два последовательно соединённых резистора, на которых входное напряжение делится пропорционально сопротивлению этих резисторов. Падение напряжения на одном из них используется в качестве выходного напряжения. Цепи предварительного преобразования в виде делителя напряжения выполняются с одним или двумя преобразователями.
Рис. 11. Схема делителя напряжения с одним преобразователем
Рис. 12. Схема делителя напряжения с двумя преобразователями
В разделе 1 был выбран параметрический проводниковый преобразователь. Он является однонаправленным, так как его сопротивление под действием температуры изменяется только в одном направлении (возрастает при увеличении температуры и падает при её уменьшении). Это значит, что возможно использование цепи только с одним преобразователем. Для использования цепи с двумя преобразователями нужно включить эти преобразователи в противофазе, то есть сопротивление одного из них при воздействии неэлектрической величины должно увеличиваться, а другого – уменьшаться, но в нашем случае это невозможно.
В цепи с одним делителем напряжения функция преобразования нелинейная, что ограничивает рабочий диапазон.
Мощность
преобразователя находится по формуле:
,
где
– допустимое напряжение на преобразователе.
Отсюда найдём допустимое напряжение
на преобразователе:
Сопротивления резистора и преобразователя принимаем равными, так как в этом случае обеспечивается максимальная чувствительность цепи.
В этом случае и
напряжения на резисторе и преобразователе
(при номинальном значении его сопротивления)
равны:
Допустимое напряжение питания равно сумме напряжений на резисторе и преобразователе:
Полученное значение округляется в меньшую сторону в 1,25…1,5 раза, чтобы исключить случайное превышение допустимой мощности и перегрев преобразователя:
Выбираем удобное
целое значение:
Погрешность резистора принимаем равной погрешности преобразователя:
Погрешность источника питания обычно выбирается в 2 раза меньше, чем погрешность преобразователя:
Чувствительность цепи:
Погрешность преобразования цепи:
Найдём минимально и максимально возможные напряжения выхода.
Минимальное и максимальное сопротивления преобразователя были найдены в 2.1:
Ток при минимальном сопротивлении преобразователя:
Напряжение выхода при минимальном сопротивлении преобразователя:
Ток при максимальном сопротивлении преобразователя:
Напряжение выхода при максимальном сопротивлении преобразователя:
Получили, что
минимальное напряжение выхода
а максимальное
Цена деления также
была определена в 2.1:
.
Минимальное показание прибора:
.
Максимальное показание прибора:
.
Примерное положение стрелки показано на рисунке 13.
Рис. 13. Примерное положение стрелки шкалы прибора при использовании измерительной цепи с одним делителем напряжения
Видно, что стрелка находится в левой части шкалы, что плохо сказывается на точности измерений, как и то, что задействуется совсем небольшой участок шкалы – 5 делений из 150, что даже меньше, чем при использовании последовательной измерительной цепи. К тому же чувствительность цепи маленькая, а рабочий диапазон ограничен. Значит, цепь с одним делителем напряжения не подходит.