1.4.3 Потенциометры

1.4.3.1 Компенсационный метод измерения

 

Принцип действия потенциометров основан  накомпенсационном методе измерения, заключающемся в уравновешивании (компенсации) неизвестного напряжения известным падением напряжения, создаваемым током от дополнительного источника (рисунок 1.8).

Контур I компенсационный  содержит дополнительный источник Е_Б и реохорд Rab (компенсационный резистор).

Контур II измерениявключает в себя ТЭП, термоЭДС E_AB(t, t_o) которого измеряется, и высокочувствительный гальванометр, выполняющий функции нуль-индикатора (НИ), а также часть реохорда Rac от точкиа до подвижного контакта движка реохордас. 

 

     Рисунок 1.8 – Схема компенсационного метода измерения

 

ТермоЭДС E_AB(t , t_o) включена навстречу Е_Бтак, что токи от обоих источников на участке Rac идут в одном направлении: 

I_Б– рабочий ток,

Iт – ток для контура II при некотором положении движкас.

По закону Кирхгофа для контура II

 

                                                                                      ,

                                              

        где   Rвн, Rни – сопротивления внешних проводов, включая внутренние            

сопротивления ТЭП и нуль-индикатора.

В контуре, где расположен источник измеряемой ЭДС, ток Iт = 0 и падение напряжения на участке Rac служитмерой измеряемой ЭДС

 

                                                                                         (1.23)

 

Компенсирующее напряжение I_Б∙Rac можно изменять двумя способами:

а) поддержатьI_Б =const,Rac =var;

б) Rac = const, I_Б = var.

Наиболее распространена схема потенциометра по 1 способу (с постоянной силой рабочего тока).

 

Схема потенциометра с постоянной силой рабочего тока

 

Схема потенциометра, представленная на рисунке 1.9, отличается от схемы 1.8 включением дополнительногоконтура III – для контроля за постоянством рабочего тока I_Б.  

 

 

Искомая                    

 .

       

 

 Енэ = 1.0186 В;

 

R = 509,3 Ом;

 

I  = 2 мА.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.9 – Схема потенциометра с постоянной силой рабочего тока

 

При равномерной намотке реохорда   

отсюда     и   ,

тогда

                                      .                                                 (1.24)

 

Таким образом, измерение термоЭДС E_AB(t , t_o) сводится к измерению длины  участка реохорда, которая проградуирована в единицах напряжения.

Такие потенциометры имеют высокий класс точности, вплоть до 0,0005.

 

Схема потенциометра с переменной силой рабочего тока

 

В схеме потенциометра, представленной на рисунке 1.10,  E_AB(t,t_o) компенсируется падением напряжения I_БRab на постоянном и известном сопротивлении Rab путем изменения I_Б  с помощью R_Б.

Движок R_Бперемещается до тех пор, пока НИ не покажет нуль, при этом отсчитывается I_Б по шкале миллиамперметра. Получается, что E_AB(t,t_o) зависит от точности миллиамперметра, поэтому этот потенциометр уступает по точности предыдущему.

 

Рисунок 1.10- Схема потенциометра с переменной силой рабочего тока