Упоредни метод са мером

У мерној техници често се користи метода за побољшање тачности која се заснива на поређењу вредности мерене величине са вредношћу величине репродуковане посебном мером. У овом случају се мери различит (диференцијални) сигнал, а пошто мерење обично има малу грешку, обезбеђује се висока тачност мерења.

Ова метода је основа рада мерних мостова и потенциометара.

Обично се вредност коју репродукује мера прилагођава, а у процесу мерења њена вредност се поставља тачно једнака вредности мерене вредности.

Приликом мерења мостова као таква мера се користе отпори - реохорди, помоћу којих се уравнотежује отпор топлотног претварача који се мења при промени температуре објекта.

У мерним потенциометрима се обично користи стабилан извор напона са регулисаним излазом. У току мерења, коришћењем напона таквог извора, компензује се ЕМФ који генерише сензор. У овом случају, овај метод мерења се назива компензација.

У оба случаја, задатак следећих уређаја (уређаја) је само да региструју чињеницу једнакости мерене вредности и мере, па су захтеви за њима значајно смањени.

Одређивање температуре мерним мостовима

Као пример, размотрите принцип рада мерног моста у ручном режиму.

На слици 1а приказано је мостно коло за мерење температуре Θ одређеног објекта за контролу ИЛИ (или мерење ОИ). Основа таквог кола је затворено коло од четири отпорника РТЦ, Рп, Рл, Р2, формирајући такозване кракове моста. Тачке повезивања ових отпорника називају се теменима (а, б, ц, д), а линије које спајају супротне врхове (а-б, ц-д) се називају дијагонале моста. Једна од дијагонала (ц-д, сл. 1.а) се напаја напоном напајања, друга (а-б) је мерна или излазна. Такво коло се зове мост, што даје име целом мерном уређају.

РТЦ отпорник је примарни претварач за мерење температуре (термистор) који се налази у непосредној близини мерног објекта (често унутар њега) и повезан са мерним кругом помоћу жица дужине до неколико метара.

Главни захтев за такав термални претварач је линеарна зависност његовог активног отпора РТЦ од температуре у потребном опсегу мерења:

где је Р0 називни отпор термичког претварача на температури Θ0 (обично Θ0 = 20 ° Ц):

α — температурни коефицијент у зависности од материјала термичког претварача.

Најчешће коришћени метални термистори ТЦМ (бакар) и ТСП (платина), понекад се називају метални термистори (МТП).

Променљиви отпорник Рп је високопрецизни реохорд (мерење) о коме је било речи и служи за балансирање променљиве РТЦ. Отпорници Р1 и Р2 довршавају коло моста. У случају једнакости њихових отпора Р1 = Р2, коло моста се назива симетричним.

Поред тога, Сл. 1.а приказан је нулти уређај (НП) за фиксирање равнотеже моста и стрелица са скалом градуисаном у степенима Целзијуса.

Пиринач. 1. Мерење температуре мерним мостовима: а) у ручном режиму; б) у аутоматском режиму

Из електротехнике је познато да се услов равнотеже (равнотеже) моста остварује када је производ отпора супротних кракова моста једнак, односно узимајући у обзир отпор жица које спајају сензор:

где је Рп = Рп1 + Рп2 збир отпора жице; или за симетрични мост (Р1 = Р2)

У овом случају нема напона у дијагонали мерења и нулти уређај показује нулу.

Када се температура Θ објекта промени, отпор РТЦ сензора се мења, равнотежа се нарушава и она се мора вратити померањем клизача клизне жице.

У овом случају, заједно са клизачем, стрелица ће се кретати дуж скале (испрекидане линије на сл. 1.а означавају механичку везу између клизача и стрелице).

Очитавања се врше само у тренуцима равнотеже, због чега се таква кола и уређаји често називају балансираним мерним мостовима.

Главни недостатак мерног кола приказаног на сл. 1.а, представља присуство грешке узроковане отпором жица Рп, који може да варира у зависности од температуре околине.

Ова грешка се може елиминисати коришћењем трожилног метода повезивања сензора (види слику 1.б).

Његова суштина је у томе што се уз помоћ треће жице горњи «ц» дијагонале напајања помера директно на топлотни отпор, а две преостале жице Рп1 и Рп2 су у различитим суседним краковима, тј. стање равнотеже симетричног моста се трансформише на следећи начин:

Дакле, да би се грешка у потпуности елиминисала, довољно је користити исте жице (Рп1 = Рп2) приликом повезивања сензора са мостом.

Аутоматски систем контроле температуре

За имплементацију аутоматског режима мерења (слика 1б) довољно је на мерну дијагоналу уместо нултог уређаја повезати фазно осетљив појачавач (У) и реверзибилни мотор (РД) са мењачем.

У зависности од природе промене температуре објекта, стаза за вожњу ће померати РП клизач у једном или другом смеру док се равнотежа не успостави. Напон на дијагонали а-б ће нестати и мотор ће се зауставити.

Поред тога, мотор ће померити показивач индикатора и рекордер (ПУ) ако је потребно да забележи очитавања на траци графикона (ДЛ). Графичку траку покреће синхрони мотор (СМ) константном брзином.

Са становишта теорије аутоматског управљања, ова мерна инсталација је систем аутоматске регулације температуре (САК) и припада класи серво система са негативном повратном спрегом.

Функција повратне спреге се остварује механичким повезивањем вратила мотора РД са записом Рп. Задана тачка је ТЦ термоелемент. У овом случају, коло моста обавља две функције:

1. уређај за упоређивање

2.претварач (ΔР у ΔУ).

Напон ΔУ је сигнал грешке

Мотор за рикверц је извршни елемент, а излазна вредност је кретање 1 стрелице (или јединице за снимање), пошто је сврха сваког САЦ-а да пружи информације о контролисаној вредности у облику погодном за људску перцепцију.

Стварно коло мерног моста КСМ4 (сл. 2) је нешто компликованије од оног приказаног на сл. 1.б.

Отпорник Р1 је рекорд — жица високог електричног отпора намотана на изоловану жицу. Покретни мотор клизи по клизној жици и преко бакарне магистрале паралелно са клизном жицом.

Да би се смањио утицај прелазног контактног отпора мотора на тачност мерења, два дела клизне жице, одвојена од мотора, укључена су у различите кракове моста.

Сврха преосталих отпорника:

• Р2, Р5, Р6 — маневар, да промените границе мерења или опсег скале,

• Р3, Р4 — да подесите (изаберете) температуру на почетку скале,

• Р7, Р9, П10 — комплетирајте коло моста;

• Р15 — за подешавање једнакости отпора жица Рп на различитим краковима моста,

• Р8 — за ограничавање струје термистора;

• Р60 — да ограничите улазну струју појачала.

Сви отпорници су направљени од манганинске жице.

Мост се напаја наизменичним напоном (6,3 В) из специјалног намотаја мрежног трансформатора.

Појачало (У) — наизменична струја осетљива на фазу.

Извршни реверзибилни мотор (РД) је двофазни индукциони мотор са уграђеним мењачем.

Пиринач. 2. Шема уређаја КСМ4 у режиму једноканалног мерења температуре.