1. Мета роботи

1.1. Вивчити основні вимірювальні кола автоматики ;

1.2. Ознайомитись з будовою і принципом дії автоматичного електронного моста, автоматичного електронного компенсатора і автоматичного приладу з диференційно-трансформаторним датчиком;

1.3. Провести дослідження роботи моста, компенсатора і приладу з диференційно-трансформаторною схемою.

2. Короткі теоретичні відомості

До основних вимірювальних кіл автоматики відносяться:

- мостові вимірювальні кола;

• компенсаційні (потенціометричні) вимірювальні кола;

• диференційно-трансформаторні вимірювальні кола.

2.1. Мостові вимірювальні кола

Схема мостового вимірювального кола приведена на рис. 1.

Рис. 1

В наш час велике поширення отримали мости з автоматичним зрівноваженням. Вони застосовуються там, де необхідно мати неперервні покази і запис вимірюваної величини, а також при автоматичному контролі, регулюванні і керуванні.

На рис. 2 показана принципова схема моста типу КСМ-2 з автоматичним зрівноваженням.

Рис. 2

Автоматичний міст КСМ-2 працює слідуючим чином. При зміні температури, яка контролюється, відбувається зміна опору термометра Кт в результаті чого порушується рівновага вимірювального кола. В цьому випадку на вхід підсилювача ПР подається змінний сигнал розузгодженості, який підсилюється як по напрузі, так і по потужності.

Реверсивний двигун РД-О9 починає переміщувати повзунок реохорда до тих пір, поки міст не зрівноважиться. При цьому напруга на вході підсилювача стане рівна 0 і двигун зупиниться. При своєму обертанні двигун переміщує зв’язану з ним механічно каретку з самописцем і покажчиком ІІ вздовж шкали. Остання може бути проградуйована в значеннях температури.

2.2. Компенсаційні вимірювальні кола

Компенсаційний метод дозволяє безпосередньо вимірювати електрорушійні сили, порівнюючи їх з відомим спадом напруги.

Пристрої, які засновані на компенсаційному принципі , називаються компенсаторами. Компенсатори застосовуються для вимірювання не тільки е.р.с, а і величин, які зв'язані з нею певною залежністю (струмів, опорів, напруг ). На рис. 3 зображена принципова схема компенсатора постійного струму.

Рис. 3

Вимірювання ЕРС Ех розбивається на два етапи: встановлення робочого струму і власне вимірювання. Для встановлення робочого струму ключ К перемикають в положення 1 і, регулюючи опір R₁, добиваються відсутності струму в нуль індикаторі . Для цього моменту можна написати

Е_е = І • R_е

Далі перемикають ключ К в положення 2, змінюють значення R_x переміщаючи повзунок і добиваються зрівноважування. При цьому

Е_x = І • R_x

Похибка вимірювань з допомогою компенсатора може бути доведена від + 0,01 до +0,001%.

Крім високої точності компенсаційний метод має і інші переваги:

1. В момент компенсації струм з джерела Е_х в компенсатор не поступає. Це дозволяє вимірювати ЕРС дуже малопотужних джерел (ЕРС термопар, біоструми і т.п.);

2. В момент компенсації опір компенсатора відносно джерела ніби дорівнює безмежності (ЕРС не дорівнює 0, а струм дорівнює 0). Тому на результат вимірювання не впливає ні опір з’єднувальних проводів, ні зміна цього опору в процесі вимірювання.

При автоматизації виробничих процесів широко застосовуються автоматичні компенсатори.

На рис. 4. приведена принципова електрична схема автоматич­ного компенсатора типу КСП-2.

Рис. 4

Диференційно-трансформаторні вимірювальні кола

Автоматичні прилади цієї системи призначені для вимірювання різних технологічних параметрів (тиску, витрати, рівня і ін.). В наш час промисловістю випускаються автоматичні прилади типу КСД-2 і КСД-3. Основна похибка приладів не перевищує + 1%. На рис. 5 приведена спрощена функціональна схема автоматичного електронного приладу КСД-2 з диференційно-трансформаторним колом передачі показів.

Рис. 5.

При зміні вимірюваної технологічної величин на вхід підсилювача внаслідок переміщення осердя ДТПІ І поступає сигнал розузгодженості в результаті чого реверсивний двигун переміщує в відповідному напрямку осердя ДТП2, забезпечуючи зрівноваження системи. Одночасно двигун переміщає в нове положення стрілку показуючої і самопишучої частини приладу, а також діє на інтегруючий і регулюючий (сигналізуючий) пристрій ПСИ (якщо вони є). Додаткова обмотка служить одночасно з опором R₁ для коректування напруги при середньому положенні осердя. R₂ і R₃ - регулювальні опори, які призначені для коректування діапазону вимірювання. К_н - кнопка для встановлення стрілки приладу на контрольну відмітку шкали.