1 Назначение

Автоматические потенциометры применяются для измерения температуры при работе в комплекте с термоэлектрическими преобразователями. Они могут также измерять ЭДС, напряжение постоянного тока или другие неэлектрические величины, преобразованные в напряжение постоянного тока. В автоматических потенциометрах измерение ЭДС (напряжений), а следовательно и функционально связанных с ней величин (например, температуры), происходит без вмешательства человека.

2 Конструкция

Автоматический потенциометр (рис. 6.8) состоит из мостовой измерительной схемы, усилителя с вибропреобразователем ВП и с входным трансформатором ВТ, реверсивного двигателя РД, дисковой или ленточной диаграммы, приводимой в движение синхронным двигателем СД. Мостовая измерительная схема образована резисторами R_c, R, R_н, R_м и реохордом R_р = r1 + r2. Подвижный контакт В делит реохорд на два сопротивления r1, r2, включенных в смежные плечи С — В и В — Д мостовой измерительной схемы. Питание от стабилизированного источника питания ИСП подводится к диагонали С — Д через резистор R_б. С диагонали А — В снимается напряжение небаланса U_АВ. К диагонали А — В подключен термоэлектрический преобразователь. Плюс его — к точке В, а минус — через усилитель к точке А измерительной схемы. Таким образом, ТЭДС Е_Т направлена навстречу напряжению U_АВ. Поэтому результирующее напряжение ΔU, поданное на вход вибропреобразователя ВП (клеммы 3 — 4), будет равно: ΔU = U_АВ. — Е_Т.

3 Принцип действия

В автоматических потенциометрах применяется компенсационный метод измерения. Компенсирующее напряжение снимается с диагонали А — В, а его величина зависит от положения контакта В. Изменение положения контакта В на реохорде вызывает изменение разбаланса мостовой измерительной схемы, а следовательно, и напряжения U_АВ. Если температура в месте установки рабочего конца термоэлектрического преобразователя не меняется, то компенсирующее напряжение U_АВ равно ЭДС Е_Т термопреобразователя, и напряжение, поданное на вход вибропреобразователя, равно нулю, поэтому реверсивный двигатель РД неподвижен, стрелка прибора показывает какую-то установившуюся температуру. При изменении температуры в месте установки рабочего конца термоэлектрического преобразователя ТЭДС Е_Т изменяется, в результате чего на входе вибропреобразователя появляется напряжение рассогласования. В вибропреобразователе постоянное напряжение рассогласования ΔU = U_АВ. — Е_Т. преобразуется в переменный ток, изменяющийся с частотой 50 Гц. Вибропреобразователь ВП состоит из стального якоря-пластинки 1 с контактом, постоянного магнита обмотки возбуждения 2 и пары неподвижных контактов. Один конец стальной пластинки закреплен, а второй входит в магнитное поле постоянного магнита. Обмотка возбуждения 2 питается переменным током с частотой 50 Гц, создавая переменное магнитное поле, которое перемагничивает якорь, изменяя его полярность. Конец якоря, входящий в поле постоянного магнита, с частотой 50 Гц притягивается то к одному, то к другому полюсу постоянного магнита (пластинка вибрирует с частотой 50 Гц). При этом контакт на пластинке поочередно соприкасается то с верхним, то с нижним неподвижными контактами. В результате вибрирования пластинки входное напряжение ΔU = U_АВ. — Е_Т подается поочередно то на одну, то на другую секцию первичной обмотки трансформатора ВТ. В результате в секциях первичной обмотки трансформатора ВТ протекает ток в различных направлениях, создавая переменное магнитное поле, пересекающее витки вторичной обмотки трансформатора ВТ и индуктируя в ней переменное напряжение. Переменное напряжение через усилитель поступает на управляющую обмотку реверсивного двигателя РД. В зависимости от знака напряжения рассогласования реверсивный двигатель РД перемещает в соответствующем направлении показывающую и записывающую стрелки и подвижный контакт по реохорду до тех пор, пока напряжение рассогласования ΔU = U_АВ. — Е_Т станет равным нулю, т.е. когда напряжение U_АВ скомпенсирует Е_Т. При этом положение показывающей и записывающей стрелок соответствует значению температуры в месте установки рабочего конца термоэлектрического преобразователя. В автоматических потенциометрах, предназначенных для измерения температуры в комплекте с термоэлектрическими преобразователями, автоматически вводится поправка на температуру свободных концов. Для автоматического введения поправки в измерительной схеме потенциометра имеется сопротивление R_м, выполненное из медной проволоки (все остальные сопротивления схемы выполнены из манганина). Термоэлектрический термопреобразователь подключается к автоматическому потенциометру удлиняющими проводами, поэтому свободные концы термоэлектрического преобразователя находятся на клеммной коробке потенциометра. Медный резистор R_м расположен рядом со свободными концами термоэлектрического преобразователя, поэтому R_м и свободные концы имеют одну и ту же температуру. При изменении температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя изменяется и сопротивление R_м. В результате на диагонали АВ появляется дополнительное напряжение, компенсирующее изменение ЭДС, вызванное изменением температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя. Шкалы автоматических потенциометров, предназначенных для работы со стандартными термоэлектрическими преобразователями, градуируются в соответствии с номинальной статической характеристикой преобразования. На шкале потенциометра указано обозначение номинальной статической характеристики преобразования (например, гр. ХК) термоэлектрического преобразователя, с которым должен работать прибор.