Устройство и принцип действия автоматического потенциометра
Автоматические потенциометры исключают участие человека в проведении операции компенсации входного сигнала и поэтому нашли широкое распространение для измерения, регистрации, сигнализации и автоматического регулирования температуры в металлургических агрегатах (рис. 3).
Измерение производится методом компенсации путем сравнения неизвестной термо-ЭДС EX , создаваемой термоэлектрическим преобразователем с падением напряжения на калиброванном реохорде ИК.
Компенсационная цепь потенциометра состоит из реохорда 1 с ползунком, усилителя 2, электродвигателя 3, источника питания 5. Электродвигатель через редуктор связан с ползунком, указателем и пером (последнее на схеме не показано). Действие компенсационной цепи сводится к автоматическому перемещению ползунка по реохорду в сторону уменьшения напряжения рассогласования (разности термо-ЭДС и падения напряжения на реохорде ИК) до тех пор, пока это напряжение не станет меньше зоны нечувствительности усилителя. Таким образом, положение ползунка и связанных с ним указателя и пера прибора однозначно определяет величину термо-ЭДС и, следовательно, величину измеряемой температуры.
Рис.3. Схема электрическая функциональная автоматического потенциометра:
1 – реохорд; 2 – усилитель; 3 – электродвигатель; 4 – редуктор; 5 – источник
питания
2.4. Характеристика системы двухпозиционного регулирования температуры
Объект регулирования и автоматический регулятор составляет вместе систему автоматического регулирования (рис. 4).
Объектом регулирования (ОР) в настоящей работе служит электрическая печь. Нагрев печи осуществляется при помощи нагревательных приборов (сопротивления), питаемых переменным током.
Рис. 4 . Структурная схема системы регулирования температуры
электрической печи : ОР – объект регулирования; ЧЭ – чувствительный
элемент (ТЭП); ИП – измерительный прибор; МП – магнитный пускатель
Регулируемым параметром в объекте является температура воздуха в рабочем пространстве печи.
Чувствительным элементом (ЧЭ) является термоэлектрический преобразователь (гр.ХА), горячий спай которого помещен в рабочем пространстве печи. Максимальная температура термоэлектрического преобразователя при длительном применении 900 0С.
Измерительным прибором (ИП) служит автоматический потенциометр.
Для осуществления позиционного регулирования в одноточечные приборы встраиваются отдельные блоки с двумя микропереключателями В1 и В2, имеющими указатели задачи (уставки) их положения. Принципиальные электрические схемы устройства для осуществления позиционного регулирования представлены на рисунке 5. В зависимости от модификации прибора микропереключатели могут включаться по схеме с общим контактом (рис. 5а) и с раздельными цепями (рис.5б). Диаграмма работы микропереключателей показана на рисунке 5в.
Рис. 5. Принципиальные электрические схемы устройства позиционного
регулирования приборов серии КС
В зависимости от настройки приборы могут осуществлять двух или трехпозиционное регулирование. Для двухпозиционного регулирования оба указателя задачи устанавливают вместе против отметки шкалы прибора, соответствующей заданному значению параметра.
Микропереключатели переключаются кареткой указателя значения параметра, например температуры при перемешивании его реверсивным электродвигателем М1 при разбалансе измерительного моста прибора. Так как переключение двухпозиционного устройства механическое, то его зона неоднозначности практически равна нулю и статическая характеристика имеет вид, соответствующий на рисунке 6а.
Рис. 6. Статические характеристики позиционного регулятора:
а) статическая характеристика с зоной неоднозначности
двухпозиционного регулятора; б) статическая характеристика
трехпозиционного регулятора с зонами неоднозначности
Для осуществления трехпозиционного регулирования микропереключатель В1 с указателем «Мало» устанавливается на отметке шкалы, соответствующей нижней отметке диапазона шкалы «Норма». Микропереключатель В1 замкнут при показаниях прибора меньше уставки «Мало» и разомкнут при показаниях прибора больше уставки «Мало». Переключатель В2 разомкнут при показаниях прибора меньше уставки «Много» и замкнут при показаниях прибора больше уставки «Много».
Таким образом, в диапазоне «Норма» оба микропереключателя В1 и В2 разомкнуты. Такой порядок работы микропереключателей позволяет обеспечить трехпозиционное регулирование со статической характеристикой, соответствующей рисунку 6в.