Автоматические потенциометры переменного тока.

Принцип действия – уравновешивание не известного ЭДС известной ЭДС, формируемой на дополнительном участке измерительной цепи. Переменный ток характеризуется следующими основными характеристиками: 1) формой сигнала; 2) амплитудными значениями 3) частотой процесса 4) фазой сигнала.

Уравновесить сразу по всем параметрам такие сигналы практически невозможно, поэтому компенсацию производят для периодических сигналов и для гармонических сигналов. Если же форма сигнала не синусоидальна, то находиться некоторая эквивалентная по параметрам синусоида, которая по действующему значению переменного тока эквивалентна входному сигналу.

Компенсацию можно осуществить по эквивалентам синусоид. Для такой компенсации необходимо, чтобы . и .

Для декартовой системы координат типовая структура автоматического потенциометра имеет вид:

Рис. 1

Уравновешивание входного напряжения производиться двумя компенсирующими напряжениями Uкх и Uку сдвинутых друг относительно друга на 90˚. Равновесие наступает когда модули Uкомп и Uх равны и противоположны по фазе. Если равновесия нет то напряжение на входе усилителя ∆U≠0, сигнал усиливается ФЧУМх и ФЧУМу соответственно и поступает на управляющие обмотки двигателей Дх и Ду. Двигатели отрабатывают через редукторы перемещение ползунов реостатов rкх и rку. Как только разность управляющего напряжения станет соизмерима с чувствительностью электромеханической системы процесс уравновешивания заканчивается.

Электромеханическая система компенсации представляет собой астатическую систему у которой степень статизма стремиться к нулю. При наличии высокочувствительных усилителей абсолютное значение недокомпенсации обычно составляет единицы микровольт (потери на трение в редукторах, начальный тормозной момент двигателей). Эта погрешность значительно меньше, чем погрешность, вносимая высшими гармониками. Поэтому такие системы принято считать астатическими.

Способы регистрации.

Регистрация показаний осуществляется с помощью регистрирующих устройств.

Регистрирующее устройство включает в себя: материал – носитель, но котором производится регистрация.

Регистрирующий орган для нанесения символов и знаков регистрации.

Механизм, воздействующий на регистрирующий орган.

Устройство для перемещения носителя.

Для получения графика исследуемой функциональной зависимости, перемещение носителя должно осуществляться в соответствии с изменением параметра t и x₂. Положение регистрирующего органа на плоскости определяется количественным значением измеряемой величины.

В приборах, у которых металл-носитель неподвижен, регистрирующий орган совершает два независимых движения, то есть имеет две степени свободы.

Конструкция регистрирующего устройства определяется выбранным методом регистрации и символами, используемыми для регистрации.

Применяются символы – геометрические, физические и цифровые.

Геометрические – отрезки линий, расстояние между двумя точками и углы. Физические – интенсивность намагничивания магнитной ленты, цветовой окрас, степень почернения фотоплёнки и т. д. Цифровые – цифры, буквы, знаки и комбинации по определенным системам счисления.

Основными способами воздействия регистрирующего органа на носитель является:

• нанесение слоя вещества на носитель;

• изменение состояния его вещества.

Наиболее широко используются в самопишущих приборах способы регистрации нанесением слоя вещества на носитель: запись на диаграммной бумаге чернилами и пастой или печатание.

Запись чернилами осуществляется с помощью пишущего устройства, основными элементами которого являются перо, капилляр и чернильница.

Перо крепится на специальной каретке, которая перемещается по направляющим вместе с указателем прибора. Перо соединено посредством гибкого капилляра с неподвижной чернильницей.

Пишущие устройства с неподвижной чернильницей имеют значительный запас чернил (на месяцы) и обеспечивают постоянство момента инерции пишущего устройства во время записи независимо от запаса чернил в чернильнице.

Итак, запись на диаграмме чернилами обеспечивает непосредственную видимость результата записи и долговечность документов регистрации. Достоинства носителя – удобство, дешевизна.

Вместе с тем, запись чернилами имеет ряд существенных недостатков:

• возможность отказа работы ПУ из-за засорения пера или высыхания чернил в капилляре;

• наличие трения пера о бумагу из-за чего в результате увеличивается погрешность регистрации и увеличивается потребляемая мощность

• необходимость периодической заправки.

Использование красящих паст устраняет основные недостатки чернильной записи.

В автоматических регистрирующих приборах с большим выходным моментом применяется способ регистрации печатанием. Регистрирующим устройством в таких приборах является печатающая каретка. На каретке закреплено металлическое колесо с выступами, на которых нанесены выпуклые знаки (точки или точки и цифры). Число выступов определяется количеством входных каналов (количеством измеряемых величин). Измерительные каналы поочередно подключаются к прибору (к измерительной схеме) с помощью специального устройства. При подключении канала колесо со знаками поворачивается и на диаграмму наносятся при печатании одним цветом точка и цифра. Точка характеризует значение измеряемой величины, цифра – номер канала. При многоувстном печатании кривые на диаграмме наносятся цветными точками.

Применение способа регистрации печатанием позволяет осуществлять запись нескольких измеряемых величин. Следовательно резко повышается эффективность использования прибора. Вместе с тем, следует отметить, что нарушается непрерывность записи, что не всегда допустимо.

Запись показаний осуществляется на диаграммах, которые изготавливаются из гладкой и прочной бумаги.

Наиболее широкое распространение в автоматических регистрирующих самопишуших приборах получили запись параметров на диаграммах, лентах и дисках.

Бумага, на которой производится запись, должна иметь: гладкую поверхность на лицевой стороне; хорошую впитываемость, исключающую размазывание и растекание чернил и краски; незначительную линейную деформацию приизменение влажности и температуры окружающей среды; высокую прочность на разрыв, незначительную толщину (не более 0,05 мм) и т. д.

Наиболее широкое применение в АП получили диаграммные ленты с шириной записи 100, 160 и 250 мм и общей шириной бумаги перфорации соответственно 120, 180 и 270 мм.

Лента по ширине имеет сетку, соответствующую шкале прибора, что обеспечивает возможность объекта записанной на диаграммной ленте величины.

Для перемещения ленты в ней одновременно с печатанием сетки времени пробивают два ряда перфораций – круглых и овальных.

Овальные перфорации обеспечивают свободное расширение бумаги при изменении влажности.

В АП с записью на диаграммном диске механизм для перемещения диаграммы проще, чем в приборах с диаграммной лентой. Обычно он состоит из синхронного двигателя и редуктора, вращающего ось с диском, на котором укреплена диаграмма.

Механизм перемещения диаграммной лентой может быть выполнен для перемещения складывающейся диаграммной ленты и наматываемой в рулон.

Лекция 18

Приборы с автоматическим уравновешиванием. Основные узлы и элементы автоматических приборов. Измерительные схемы.