Раздел 2. Расчёт цепей предварительного преобразования
2.1. Анализ последовательных измерительных цепей
Неэлектрическую
величину можно контролировать по току
или по напряжению. В зависимости от
этого в качестве внешнего источника
питания используется источник напряжения
или источник тока. У параметрического
преобразователя при контроле по току
чувствительность зависит от отношения
сопротивления измерительного механизма
к сопротивлению преобразователя
и максимальна при
При контроле по напряжению чувствительность
не зависит от
и является постоянной.
Найдём отношение сопротивлений:
;
;
,
что намного больше
,
а значит, чувствительность при контроле
по току будет мала. Поэтому будем вести
контроль неэлектрической величины по
напряжению с применением источника
тока.
Рис. 9. Последовательная измерительная цепь с источником тока
Функция преобразования такой цепи линейная, следовательно, диапазон измерения широкий.
Мощность
преобразователя можно найти по формуле:
,
отсюда находим допустимый ток цепи (то
есть ток источника тока):
Полученное значение округляется в меньшую сторону в 1,25…1,5 раза, чтобы исключить случайное превышение допустимой мощности и перегрев преобразователя:
Выбираем удобное
значение:
Мощность источника тока принимается в 1,5…2 раза больше мощности, потребляемой цепью. Цепь потребляет мощность, равную мощности преобразователя, то есть 0,03 Вт. Возможная мощность источника тока:
Выбираем мощность источника тока 0,5 Вт.
Погрешность преобразования цепи находится по формуле:
где
– погрешность источника тока, примем
её в 2 раза меньше погрешности
преобразователя:
Тогда:
суммируем
составляющие геометрически:
Найдём минимально и максимально возможные напряжения выхода.
Напряжение выхода минимально при минимальном сопротивлении преобразователя. Минимальное сопротивление преобразователя – это разность его номинального сопротивления и максимально возможного изменения сопротивления в зависимости от изменения неэлектрической величины.
Максимально возможное изменение сопротивления – это произведение чувствительности измерительного преобразователя к изменению неэлектрической величины и допустимого разброса этой величины:
ΔR
Минимальное сопротивление преобразователя:
Минимальное напряжение выхода равно:
Напряжение выхода максимально при максимальном сопротивлении преобразователя. Максимальное сопротивление преобразователя – это сумма его номинального сопротивления и максимально возможного изменения сопротивления:
Максимальное напряжение выхода равно:
Верхний предел
измерения измерительного механизма по
напряжению
,
число делений шкалы
Следовательно, цена деления равна:
.
Минимальное показание прибора:
.
Максимальное показание прибора:
.
Примерное положение стрелки при минимальном и максимальном значениях измеряемой величины показано на рисунке 10.
Рис. 10. Примерное положение стрелки шкалы прибора при минимальном и максимальном значениях измеряемой величины при использовании последовательной измерительной цепи
Видно, что стрелка находится в левой части шкалы, что плохо сказывается на точности измерений, как и то, что задействуется очень небольшой участок шкалы – 11 делений из 150. Значит, цепь последовательного преобразования не подходит.