2.2.6. Уравновешенные мосты

М ост (рис. 12) состоит из двух постоянных сопротивлений R₁ и R₃, сопротивления R₂ (реохорда) и сопротивления термометра R_t. Сопротивле­ния двух соединительных проводов 2R_np при­бавляются к сопротивлению R_t. В одну диаго­наль моста включен источник постоянного тока (сухая батарея), а в другую — нуль-прибор [1].

При равновесии моста, ко­торое достигается перемещением движка по реохорду, ток в диа­гонали моста I_о = 0. В этом случае потенциалы на вершинах моста b и d равны, ток от источ­ника пита­ния I разветвляется в вершине моста на две ветви R₁ и R₃, паде­ние напряжения на сопротивле­ниях R₁ и R₃ одинаково:

R₁I₁ = R₃I_3. (1)

Падения напряжения на плечах моста bc и cd также равны:

I₂R₂ = I_t(R_t + 2R_np). (2)

Разделив равенство (1) на равенство (2), получим

. (3)

При I_о = 0, I_i = I₂ и I_з = I_t уравнение (3) примет вид

R₁ (R_t + 2R_пр) = R₂R_3.

Сопротивление термометра будет составлять:

Если считать, что температура окружающей среды не изме­няется, то 2R_пp будет постоянным. Тогда уравнение (4) примет вид

При изменении сопротивления R_t мост можно уравновесить изменением величины сопротивления реохорда R₂.

Это была, так называемая, двухпроводная схема включения ТС в измерительный мост.

2.2.7. Преимущества трехпроводной схемы подсоединения термопреобразователя сопротивления

В тех случаях, когда коле­бания температуры среды, в кото­рой находятся соединительные провода, значительны и погреш­ность при измерении может пре­высить допустимую величину, применяют трехпроводную сис­тему подключения термометра (рис. 13). При таком присоединении сопротивление одного провода R_np приба­вляется к сопротивлению R_t,сопротивление второго провода - к переменному сопротивлению R₂ [1].

Уравнение равновесия моста принимает вид

R_t + R_пр = (R₂ + R_пр)* (R₃/R₁).

В случае симметричного моста (R₁ = R₃,) получим:

R_t +R_пр = R₂ + R_пр, т.е. R_t=R₂.

Таким образом, нет необходимости при изменении температуры в помещении учитывать изменение Rпр.

2.2.8. Автоматический уравновешенный мост. Назначение основных элементов схемы. Принцип работы прибора.

В автоматических электронных уравновешен­ный мостах движок реохорда перемещается не вручную, а автоматически (рис. 14). Измерительная схема таких мостов питается как постоянным, так и переменным током. В автоматических мостах переменного тока решающее значение имеют активные сопротивления, поэтому выведенные выше соотношения для мостов постоянного тока сохраняются и для автоматических мостов переменного тока. Последние имеют ряд преимуществ перед мостами постоянного тока: измерительная схема питается от одной из обмоток силового трансформатора электронного усилителя, т. е. не требуется дополнительного источника питания (сухого элемента) и отпадает необходимость в применении вибрационного преобразователя. [1].

Существуют различные модификации автоматических уравновешенных мостов, однако принцип их работы одинаков. В качестве примера здесь рассматривается принципиальная схема электронного автоматического уравновешенного моста на переменном токе (рис. 14). Постоянные сопротивления R₁, R₂, R₃ и R₄ измерительной схемы выполнены из манганина, а рео­хорд R_p — из манганина или специального сплава. Измеритель­ная схема питается переменным током напряжения 6,3 В.

Напряжение разбаланса на вершинах моста а и Ь подается на вход электронного усилителя. В нем оно усиливается до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного электродвигателя РД. Этот двигатель, вращаясь в ту или другую сторону (в зависимости от знака разбаланса), через систему пере­дач перемещает движок реохорда, уравновешивая измерительную схему моста, а также перемещает показывающую стрелку. Если мост находится в равновесии, то реверсивный двигатель не вра­щается, так как напряжение на вход электронного усилителя не подается.

Рис. 14. Принципиальная схема авто­матического уравновешенного моста, работающего на переменном токе

Серийно изготовляемые электронные автоматические уравно­вешенные мосты могут быть использованы и при измерении темпе­ратуры полупроводниковыми термосопротивлениями. В связи с большой разницей в характеристиках металлических термоме­тров сопротивления и полупроводниковых термосопротивлений измерительную схему моста следует рассчитать.