9.2. Резистивные измерительные преобразователи
Задание
Построить модель для исследования потенциометрического измерительного преобразователя с питанием на постоянном токе V1 = 1 B при включении его по схеме делителя c одним постоянным сопротивлением R1 = 10 кОм. Максимальное сопротивление потенциометра R2 = 20 кОм. Определить выходное напряжение M1 измерительного преобразователя по модели при уменьшении сопротивления потенциометра на 5 кОм и 10 кОм и использования мультиметра в качестве нагрузки. Сравнить результаты моделирования с расчетными значениями.
Пояснения к работе
Потенциометрические измерительные преобразователи относятся к резистивным преобразователям. Они выполняются в виде реостата, подвижной контакт которого перемещается под воздействием измеряемой величины. Выходной величиной схемы является напряжение, функционально связанное с положением подвижного контакта при его линейном или вращательном перемещении.
Модель для исследования потенциометрического измерительного преобразователя с питанием на постоянном токе при включении его по схеме делителя c одним постоянным сопротивлением приведена на рис. 9.1.
Рис. 9.1. Модель для исследования потенциометрического
измерительного преобразователя
После
определения выходного напряжения M1
измерительного преобразователя по
модели при уменьшении сопротивления
потенциометра на 5
кОм и
10
кОм
и использования мультиметра в качестве
нагрузки вычисляются значения M1
для
тех же значений изменения сопротивления
потенциометра по формуле
(1)
и сравниваются с результатами моделирования. По результатам сравнения делается вывод о точности моделирования.
9.3. Емкостные измерительные преобразователи
Задание
Построить модель для исследования емкостного измерительного преобразователя по схеме мостового выпрямителя на диодах с возможностью заземления электродов преобразователя. В одну диагональ моста включен измерительный преобразователь на емкостях С1 и С2 соответственно с отклонениями 60% и 50% от номинального значения 200 pF. Напряжение источника переменного измерительного напряжения 30 V подключается ко второй диагонали через конденсаторы С3 = C4 = 100 pF. Сравнить результаты моделирования с расчетными значениями.
Пояснения к работе
Принцип действия емкостных измерительных преобразователей основан на изменении емкости конденсатора при воздействии измеряемой величины на один из параметров преобразователя в соответствии с формулой
,
где
-
относительная диэлектрическая
проницаемость диэлектрика,
- электрическая постоянная (8,85
x
10-12
Ф/м),
S
– площадь перекрытия пластин (м2),
-
толщина диэлектрика или расстояние
между пластинами (м).
Для повышения чувствительности и линейности характеристик емкостных измерительных преобразователей используют дифференциальные мостовые схемы с заземлением электродов. Вариант такого включения показан на рис. 9.2.
При каждом полупериоде сигнала с источника переменного измерительного напряжения открывается соответствующая пара диодов D. При этом каждый из конденсаторов С3, C4 соединяется последовательно то с емкостью С1, то с емкостью С2 преобразователя. При нарушении равенства емкостей С1 и С2 токи через конденсаторы С3, C4 текущие в положительном и отрицательном направлениях будут не равны между собой.
Рис. 9.2. Включение емкостных измерительных преобразователей
по мостовой схеме с заземлением
В результате этого на конденсаторах С3, C4 формируется постоянное напряжение, величина которого будет пропорциональна разности значений измерительных емкостей и может быть подсчитана по формуле
.
Сравнение расчетного и измеренного выходное напряжение измерителя позволяет определить процент расхождения этих значений.