Уравновешенные мосты

Уравновешенные мосты являются наиболее распространёнными приборами для измерения сопротивлений. Поэтому они широко применяются и для работы в комплекте с термопреобразователями сопротивления (рис.2) [4].

Рис.2. Схема уравновешенного моста

Сопротивления R₁,R₃постоянные.

R₂–сопротивление реохорда (переменное);

R_t– термопреобразователь сопротивления;

НП– нуль-прибор.

В измерительной схеме ток от источника U_пит.Протекает по двум ветвям:асbиadb. Меняя значениеR₂можно добиться такого состояния, при котором разность потенциалов в точкахсиd, а следовательно и ток в диагонали мостасиd, равны нулю. Это состояние называется равновесием моста.

Мост считается уравновешенным, когда произведение сопротивлений противоположных плеч моста равны, т.е. R₁R_t=R₂R₃. При этом, каждому значениюR_t будет соответствовать определённое значениеR₂.

Необходимо учитывать, что термопреобразователь сопротивления R_tчасто находится на значительном расстоянии от измерительной схемы моста и влияние сопротивлений внешних соединительных проводовR_внможет быть существенным за счёт изменения температуры окружающей среды. Уравнение баланса при этом имеет вид:R₂R₃=(R_t+2R_вн)R₁. Этот недостаток устраняется применением трёхпроводной схемы соединения моста с термометром сопротивления (рис.3) [4].

Рис.3. Трехпроводная схема уравновешенного моста

Такое изменение схемы приводит к тому, что сопротивление внешних проводов R_вноказываются в разных плечах моста и, следовательно, в разных частях уравнения, поэтому их влияние на баланс компенсируется:

R₃(R₂+R_вн)=R₁(R_t+R_вн)

При условии, что R₁=R₃зависимость междуR_tиR₂становится однозначной:R₂=R_t.

Автоматический уравновешенный мост собран по схеме с переменным сопротивлением плеч и трехпроводным соединением термопреобразователя сопротивления с мостом (рис.4) [1, 4]. Переменное сопротивление здесь содержит три параллельно соединенных резистора: R_р– собственно реохорд, выполняющий измерительные функции; R_ш – шунт реохорда; R_п– резистор для подгонки заданного значения параллельного соединения сопро­тивлений всей реохордной группы; R_пр, R_h R₂, R₃ – резисторы мостовой схемы; R_д – добавочный резистор для подгонки тока из условия минимального самонагрева термопреобразователя сопро­тивления; R_б– резистор балластный в цепи питания для ограни­чения тока; R_t – термопреобразователь сопротивления; R_л – ре­зистор для подготовки сопротивления соединительной линии; m – положение движка реохорда правее точки d в долях от R_пр; n – положение движка реохорда левее точки d в долях от R_пр [1, 4]. В качестве нуль-индикатора (НИ) в автоматических мостах ис­пользуется электронный усилитель ЭУ. При измене­нии температуры изменяется сопротивление R_t и мост выходит из равновесия, т.е. в измерительной диагонали cd появляется нап­ряжение дебаланса U, которое усиливается усилителем ЭУ до значений, достаточных для вращения ротора реверсивного двига­теля РД в соответствующую сторону, в зависимости от знака дебаланса. Вал РД, связанный с движком реохорда, перемещает его до тех пор, пока дебаланс U не станет равным нулю [1, 4]. Одно­временно с движком перемещается каретка с пером и стрелкой, указывающей по шкале положение m движка т.е., зна­чение измеряемой температуры. Назначение, устройство и принцип работы основных узлов автоматического моста – модулятора (при питании моста посто­янным током), электронного усилителя, реверсивного двигателя, реохорда, записывающего устройства, привода диаграммы, переключателя (в многоточечных приборах) – такие же, как и в авто­матических потенциометрах.

Рис.4. Схема автоматического уравновешенного моста

Выпускаемые в настоящее время автоматические мосты отли­чаются друг от друга назначением, конструкцией, размерами, точ­ностью измерения и другими техническими характеристиками, например мосты одноточечные и многоточечные, самопишущие и показывающие с ленточной, а также с дисковой диаграммой: пол­ногабаритные, малогабаритные и миниатюрные с шириной диаг­раммной ленты соответственно 250, 160 и 100 мм. Измерительная схема всех этих мостов незначительно отличается от схемы, при­веденной на рис.3. Классы точности автоматических мостов равны 0,25; 0,5 и 1, а время пробега стрелки всей шкалы 1; 2,5 и 10с. В автоматические мосты встраиваются электрические и пневматические регулирующие устройства, а также устройства сигнализации; для дистанционной передачи показаний — преобра­зователи пневматические, токовые, частотные и др.