Неуравновешенный мост

Неуравновешенные мосты (рис.5) обладают тем преимуществом, что не требуют уравновешивания тока в их измерительной диагонали. Величина этого тока и является мерой измеряемого мостом сопротивления.

Возможность непосредственного отсчета температуры – ещё одно преимущество неуравновешенного моста перед лабораторным уравновешенным мостом [4].

Рис.5. Схема неуравновешенного моста

На принципиальной схеме неуравновешенного моста (рис. 4) в которой R₁, R₂ и R₃ - постоянные сопротивления плеч моста; R - реостат; R_K - контрольное сопротивление; R_t - сопротивление термо­метра; I_м - сила тока, протекающего по рамке милливольтметра [5].

Необходимо учитывать, что такие схемы очень чувствительны к нестабильности напряжения питания (U_ab) поэтому перед измерением его необходимо проконтролировать.

Для этого в схему моста параллельно термометру включается манганиновое контрольное сопротивление R_к, равное сопротивлению термометра при определенной температуре, отмеченной красной чертой на шкале милливольтметра [5].

Для контроля разности потенциалов U_ab переключатель ставят в положение К, отключая таким образом термопреобразователь сопротивления, и с помощью реостата R устанавливают стрелку милливольтметра точно на красной черте. После этого переключатель ставят в положение И, и по шкале снимают показания, соответствующие температуре.

Применение стабилизированных источников питания исключает необходимость контроля.

Эти мосты используются иногда в лабораторной практике, а также в измерительных схемах других приборов.

Логометры

Логометры – это магнитоэлектрические приборы способные работать в комплекте с термопреобразователями сопротивления для измере­ния температуры [1].

Рис. 6. Схема магнитоэлектрического логометра

Логометр со скрещенными рамками (рис.6) состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок 1 и 2, изготовленных из медных изолированных проволок сопротивлением R₁ и R₂. На общей оси рамок насажена стрелка прибора 3. В кольцевом воздушном зазоре между цилиндрическим сердечником из мягкой стали 4 и полюсными наконечниками эллиптической формы вращаются активные рамки [1]. Кроме того, ось симметрии сердечника и ось симметрии полюсных наконечников асимметричны на величину . Это означает, что воздушный зазор меж­ду сердечником и полюсными наконечниками неравномерен и по­тому магнитное поле здесь распределяется неравномерно. В соответствии с этим магнитная индукция в центре максимальна и уменьшается примерно по квадратично­му закону по мере удаления от центра к краям полюсных нако­нечников, причем в каждой точке воздушного зазора меж­ду сердечником и полюсными наконечниками магнитная индукция В разная. Таким образом, магнитная индукция В, пронизывающая активные стороны рамок, является функцией угла поворота ра­мок ψ, т. е. B=f(ψ) [1]. Итак, имеем систему автоматического контроля (САК). САК в данном случае включает в себя объект контроля (например, печь (на рис. 6 не показана)), обобщенный датчик - термопреобразователь сопротив­ления R_t (помещен в печь для измерения температуры t в печи), канал связи – провода, вторичный прибор – логометр, показывающий в момент равновесия температуру в печи.

Электрическая схема логометра состоит из 2-х электрических цепей.

Первая цепь включает в себя рамку 1, постоянное сопротивление R₁ и переменное сопротивление R_t. Значит, ток в первой цепи I₁ при изменении температуры t в печи будет меняться.

Вторая цепь включает в себя рамку 2, постоянное сопротивление R₂. Значит, ток во второй цепи I₂ при изменении температуры t в печи меняться не будет.

Токи I₁ и I₂ проходящие соответственно в рамках 1 и 2, направлены так, что возникающие в них моменты M₁ и М₂ направлены навстречу друг другу. Значение каждого из моментов может быть выражено зависимостями М₁=сI₁B₁ и М₂ = сI₂В₂, где с – постоянный коэффициент, зависящий от геомет­рии рамок (рамки одинаковой конструкции); В₁ и В₂ – магнитные индукции, пронизывающие соответственно рам­ки 1 и 2. В момент равновесия имеем М₁= М₂ , т.е.

В результате стрелка 3 логометра неподвижна и показывает температуру t в печи. Подбросим в печку «дров». Температура t в печи возрастет, а значит, возрастет и сопротив­ление металлического термопреобразователя сопротив­ления R_t. Значит, ток I₁ уменьшится. Следовательно, левая часть соотношения (отношение токов) уменьшится, баланс моментов нарушится, равновесия не будет, стрелка 3 начнет перемещаться, чтобы показать новую температуру в печи. В процессе этого перемещения при некотором угле ψ поворота подвижной системы наступит вновь состояние равно­весия, т.к. рамки найдут именно тот угол поворота, при котором новое отношение индукций будет равно изменившемуся еще ранее отношению токов.

Логометры бывают показывающими, самопишущими, многоточечными и, кроме того, могут иметь встроенные устройства для сигнализации и регулирования. Классы точности промышленных логометров: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5. Для введения информации, получаемой с помощью термопреобразователя сопротивления, в ЭВМ или в систему автоматического регулирования используют­ся нормирующие токовые преобразователи, формирующие на сво­ем выходе сигнал постоян­ного тока (0–5) мА, (4-20) мА.