2695

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА ЛАБОРАТОРНОГО ПОТЕНЦИОМЕТРА ПП-63

И НЕКОТОРЫХ ПРИБОРОВ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам № 5- 9 по дисциплине

«Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» для студентов направления 200100.62 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение»)

очной и заочной форм обучения

Воронеж 2015

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1.Цель работы: изучить принципы действия и устройство лабораторного потенциометра ПП63 и некоторых приборов с его использованием.

2.Задание: 1. При подготовке к лабораторным работам изучить принципы действия и устройство указанного выше лабораторного потенциометра и некоторых приборов, указанных в лабораторных работах № 5-9.

2. Изучить порядок поверки изученных приборов.

В процессе выполнения лабораторных работ студент должен уметь практически применять полученные знания и приобретённые навыки. На выполнение лабораторной работы отводится четыре часа. Перед лабораторным занятием студент должен самостоятельно выполнить домашнее задание в соответствии с данными методическими указаниями.

Студент, явившийся на занятия, должен иметь методические указания по данной лабораторной работе. В начале занятия преподаватель проверяет выполнение студентом домашнего задания и наличие заготовки отчёта по данной лабораторной работе в его рабочей тетради.

2. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ

При выполнении домашнего задания студент должен ознакомиться с основными принципами действия, устройством лабораторного потенциометра ПП-63 и некоторых приборов с его использованием. Для этого необходимо воспользоваться литературой (1-7), а также изучить следующий материал.

2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ИЗУЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ПОТЕНЦИОМЕТРА ПП-63

5.1. Цель и задачи работы

Цель работы заключается в изучении принципа действия и устройства потенциометра ПП-63, применяемого в качестве рабочего эталона при поверке (калибровке) измерительных преобразователей и приборов температуры.

Задачами лабораторной работы являются:

–изучение компенсационного метода измерения ЭДС и напряжения;

–изучение принципа действия и устройства потенциометра ПП-63;

–изучение порядка работы на потенциометре ПП-63; – измерение напряжения, силы тока и сопротивления.

5.2. Назначение потенциометра пп-63

Потенциометр постоянного тока типа ПП-63 класса точности 0,05 предназначен для измерения компенсационным методом ЭДС и напряжений в пределах от –5 до 100 мВ и получения плавно регулируемого напряжения от –5 до 100 мВ.

Потенциометр применяется в качестве рабочего эталона при проверке технических термоэлектрических преобразователей и измерительных приборов, работающих в комплекте с ними (магнитоэлектрических милливольтметров и автоматических потенциометров).

Основная погрешность потенциометра ПП-63 в милливольтах

при температуре окружающего воздуха +20 0С определяется по формуле:

где U – показание потенциометра, мВ;

U – цена деления шкалы реохорда, причем на пределе «х0,5»

U = 0,025 мВ, на пределе «х1» U = 0,05 мВ, на пределе «х2»

U =0,1 мВ.

3

5.3. Компенсационный метод измерения ЭДС

Компенсационный метод измерения основан на уравновешивании (компенсации) измеряемой ЭДС известной разностью потенциалов, образованной вспомогательным источником тока на калиброванном сопротивлении.

На схеме (рис. 5.1) ток от вспомогательного источника с напряжением Е проходит по цепи, в которую между точками А и В включено калиброванное сопротивление RАВ, называемое реохордом.

Величина тока вспомогательного источника равна:

Рис. 5.1. Принципиальная схема компенсационной цепи

Вторая цепь состоит из термопары; участка реохорда между точкой А и движком реохорда Д; нуль-индикатора НИ, предназначенного для индикации наличия или отсутствия тока в цепи термопары. Разность потенциалов UАД между точками А и Д пропорциональна RАД .

Термопара в цепь включена так, что ток на участке

4

сопротивления RАД идет в том же направлении, что и от вспомогательного источника.

Тогда согласно первому закону Кирхгофа

где IАД – ток, протекающий по сопротивлению RАД ;

I1 – ток вспомогательного источника Е; I2 – ток термопары. На основании второго закона Кирхгофа получим:

E(t,t0) I2(Rни Rвн) IАД RАД

I2(Rни Rвн) I1 RАД I2 RАД

, (5.4)

I2(Rни Rвн RАД ) I1 RАД

Отсюда ток I2, протекающий через НИ, будет равен:

где Е(t,t0) – ТЭДС термопары;

Rни – сопротивление нуль-индикатора;

Rвн Rпр RТ – внешнее сопротивление цепи, состоящей из проводов и термопары.

При Е(t,t0) < Е, передвигая движок реохорда Д, т.е. изменяя RАД,

можно найти такое положение, при котором стрелка НИ установится на нулевой отметке шкалы, а ток в цепи термопары I2 = 0. При этом

E(t,t0) I1RАД 0, иначе E(t,t0) I1RАД UАД , (5.6)

Из уравнения (5.6) очевидно, что ТЭДС термопары компенсируется падением напряжения UАД на калиброванном сопротивлении RАД . Учитывая соотношение (5.2) из уравнения (5.6),

найдем:

5

где Е = const; RAB =const.

Следовательно, ТЭДС термопары Е(t,t0) определяется величиной падения напряжения UАД на участке реохорда и не зависит от сопротивления нуль-индикатора Rни и внешнего сопротивления цепи термопары Rвн, что следует из уравнения (5.7). Реохорд снабжен шкалой, градуированной в милливольтах. При измерении компенсационным методом ток в цепи реохорда нужно поддерживать постоянным. Значение тока устанавливается и контролируется также компенсационным методом. Для этого необходим еще один контур, контур нормального элемента НЭ.

5.4. Устройство и работа потенциометра

Принципиальная схема потенциометра ПП-63 приведена рис. 5.2, а внешний вид панели управления – на рис. 5.3. В состав потенциометра входит множество различного рода устройств, наименование и назначение которых приведено ниже.

Нуль-индикатор НИ (гальванометр Г) предназначен для показания наличия или отсутствия тока I2 в измерительной цепи. Ток I2 = 0, когда стрелка гальванометра Г установлена на нуль.

Штепсельный переключатель В7 имеет три положения – х0,5, х1, х2 и соответственно изменяет пределы измерения 0–25, 0–50, 0– 100 мВ.

6

переводе переключателя В7 в положения х0,5 и х2 указанные значения соответственно уменьшаются или увеличиваются в 2 раза.

Источник питания измерительной схемы потенциометра БП состоит из параллельно соединенных батарей Б1 – Б3 с напряжением

1,5 В.

Сдвоенный ползунковый реостат «Рабочий ток» предназначен для установки рабочего тока потенциометра, равного 2 мА, состоит из переменных резисторов R15 и R16 соответственно для грубой и точной (малая и большая рукоятки) регулировки тока.

Насыщенный нормальный элемент НЭ, развивающий строго постоянную ЭДС, равную 1,0185 – 1,0187 В, предназначен для установки постоянной силы рабочего тока.

Рис. 5.3. Панель управления потенциометра ПП-63

Установка рабочего тока производится по ЭДС нормального элемента НЭ, которая сравнивается с падением напряжения на установочном резисторе R17 и части резисторов R18 – R21, причем положение перемычки на этих резисторах должно соответствовать величине ЭДС нормального элемента. Компенсация производится регулировкой рабочего тока при помощи резисторов R15 (грубо) и R16 (точно) «Рабочий ток». Индикатором компенсации служит гальванометр Г.

8