3.4 Расчет измерительных схем электронного потенциометра

Рисунок №5.Измерительная схема автоматического электронного потенциометра.

На рисунке представлена принципиальная компенсационная измерительная схема автоматического потенциометра, питаемая от стабилизированного источника питания ИПС. В целях упрощения на схеме усилитель показан в виде нулев ого индикатора НИ, а представляет собой нормированное сопротивление реохорда:

(28) [4]

Нормированное значение сопротивления реохорда для выпускаемых общепромышленных автоматических потенциометров обычно принимается равным 90 ± 0,1 Ом (КСП2).

Сопротивление резистора и измерительной схемы потенциометра при их изготовлении подгоняют с определённым допуском для каждого резистора, используя для удобства градуировки прибора подгоночные резисторы и , сопротивление которых обычно принимается равным 0,5 – 0,7 Ом.

Для удобства дальнейшего изложения введём следующие дополнительные обозначения: - резисторы в цепи ИПС; ג – нерабочие участки реохорда, обычно принимаются равным 0,02 – 0,03 значения приведённого сопротивления реохорда (параллельно соединенных и ); и - расчётное и возможное значение температуры свободных

концов термометра или термоэлектродных проводов; - значение термо – Э.Д.С. термометра при температурах рабочего конца , что соответствует начальному значению шкалы, и свободных концов , - значение термо – Э.Д.С. термометра при температурах рабочего конца , соответствующей конечному значению шкалы, и свободных концов ; - диапазон измерений прибора; t – текущее значение температуры рабочего конца термометра; - сопротивление резистора из меди при расчётном значении температуры свободных концов термометра ; - номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы при расчётном значении и нормальной температуре окружающего воздуха; - номинальное значение силы тока в нижней ветви измерительной схемы при расчётном значении и нормальной температуре окружаю щего воздуха; = + - номинальное значение силы тока в цепи ИПС при расчётном значении и нормальной температуре окружающего воздуха; - выходное напряжение ИПС при заданной нагрузке ; - номинальное значение падения напряжения на резисторе при номинальной температуре окружающего воздуха.

Шкала …………………………………………………………………….50-200^оС

Градуировка …………………………………………………………..………ХК;

Расчетное значение температуры свободных концов термометра……to=20^оС

Возможное значение температуры свободных концов термометра….to=50^оС

Начальное значение шкалы ……………………………….E = (tн∙ to) = 4,10 мВ;

Конечное значение шкалы ……………………………….E = (tн∙ to) =24,91 мВ;

Диапазон измерений ………………………………………………Eд = 20,81 мВ;

Нормированное номинальное сопротивление реохорда……….R_н.р = 90 Ом;

Нерабочие участки реохорды..(ג=0,025)………………………………..2ג = 0.05;

Нормированное номинальное значение падения напряжения на резисторе R_к…………………………………………….……………..………...U_к = 1019мВ;

Выходное напряжение ИПС – 148П……………………………………..U_ип=5В;

Номинальное значение силы тока в цепи ИПС-148П…………………Io = 5мА;

Сопротивление нагрузки ИПС-148П……………………………….R_и.р = 90 Ом;

Номинальное значение силы тока в верхней ветви измерительной схемы прибора………….……………………………………………………………I₁ = 3мА;

Номинальное значение силы тока в нижней ветви измерительной схемы прибора………………………………………………………………………I₂ = 2мА;

Температурный коэффициент электрического сопротивления меди¹………………………………………………………………….α = 4,25·10^-3К^-

Согласно принятым условиям и введённым обозначениям имеем:

= , (29) [4]

Е_д = I₁ R_пр (1 - 2 ) = 3 7,26 (1-0,05) = 20,7 мВ

(30) [4]

Пользуясь уравнениями, определим :

(31) [4]

Напомним, что является контрольным резистором и служит для контроля рабочего тока , а вместе с тем и при градуировке или поверке потенциометра при нормальной температуре окружающего воздуха. При номинальном значении рабочего тока падение напряжения на должно быть равно и, таким образом:

(32) [4]

Пользуясь уравнениями, определим и :

(33) [4]

(34) [4]

Пользуясь уравнением, определяем :

. (35) [4]

Изменение показаний потенциометра в процентах от диапазона изменений равно:

. (36) [4]