Принципиальная схема равновесного моста

Устройство:

ab; bc; cd; ad - плечи моста;

ас; bd -диагонали моста;

ас - диагональ питания;

bd - измерительная диагональ;

R₁, R₂ - постоянные сопротивления из манганина;

Rр - переменное калиброванное сопротивление из манганина (рео­хорд);

Rл - сопротивление линий (соединительных проводов);

R_t - термометр сопротивления;

НП – нуль - прибор

Термометр сопротивления, величина сопротивления которого должна быть измерена, включается в одно из плеч моста посредством соедини­тельных проводов, имеющих сопротивление R_л. Другие плечи моста состоят из постоянных манганиновых сопротивлений R₁ и R₂ и переменного калиброванного сопротивления реохорда R_p, выполненного из манганина.

К одной диагонали моста подведен постоянный или переменный ток, в другую диагональ моста включен нуль - прибор.

В основу работы моста положен принцип равновесия. Он гласит: «Мост находится в равновесии, если произведения сопротивлений противолежащих плеч равны». При равновесии моста удовлетворяется равенство:

R₁(R_t + 2R_л) = R₂ ∙ R_p,

откуда

В этом случае разность потенциалов U_bd= 0, ток не будет протекать че­рез НП, и стрелка установится на нулевой отметке.

При изменении измеряемой температуры величина R_t изменится, и мост разбалансируется.

Чтобы восстановить равновесие, необходимо при постоянных сопро­тивлениях R₁, R₂, R_л изменить величину сопротивления реохорда R_р, пе­реместив его движок.

Таким образом, если откалибровать сопротивление R_р, то по положе­нию его движка при равновесии моста можно однозначно судить о вели­чине сопротивления R_t и, следовательно, об измеряемой температуре.

Автоматический электронный уравновешенный мост КСМ- 4

КСМ – 4 – мост комплекса самописцев, 4 - номер модификации.

КСМ – 4 предназначен для показания, записи и сигнализации температуры.

Работает КСМ - 4 в комплекте с термометрами сопротивления.

Монтируется на щите управления в операторной.

Принцип действия моста основан на нулевом методе измерениями, он заключается в уравновешивании плеч моста.

Условие равновесия мостовой схемы:

R₂ (R_общ + R_у + R_л + R₄ + R_t) = (R_у + R_л + R₁) ∙ R_З

Рис. Принципиальная схема автоматического моста КСМ-4

Прибор КСМ - 4 состоит из следующих основных узлов:

ИМ - измерительный мост

УС - усилитель

РД - реверсивный двигатель

РУ - регистрирующее устройство

СД - синхронный двигатель

R ₁, R ₂, R _З, R ₄, R ш, R., Rд - постоянные сопротивления (выполнены в виде катушек с бифилярной обмоткой из манганина)

Rр - реохорд (калиброванное манганиновое сопротивление)

Rш - шунт реохорда (для ограничения протекающего по реохорду

тока)

R - подгоночное сопротивление (для подгонки сопротивления

реохорда к расчетному значению)

Rл - сопротивление линий (соединительных проводов)

Rу - уравнительные катушки (для подгонки сопротивления линий)

Если температура среды, в которой находится термометр сопротивления, неизменна, то мостовая схема находится в равновесии, разность потенциалов в точках b и d равна 0, и напряжение небаланса отсутствует. Движок реохорда в этом случае неподвижен, а стрелка прибора показывает измеряемую температуру.

При изменении температуры среды изменится температура сопротивления. При этом ИМ разбалансируется, и в диагонали bdпоявится напряжение небаланса. Оно подается на УС, где усиливается по напряжению и мощности, поступает на РД и приводит его ротор в движение. Ротор механически связан с движком реохорда, со стрелкой и пером. Вращаясь, он перемещает движок реохорда, стрелку и перо до тех пор, пока ИМ не уравновесится.

Напряжение на входе УС в этом случае станет равным 0, РД остановится, а прибор покажет измеряемую температуру.

Электронные мосты бывают одноточечные, трех, шести и двенадцатиточечные.

К одноточечному мосту подключается один термометр, и запись ведется при помощи пера. К трёх точечному - подключается 3 термометра, к шести точечному - 6, к двенадцати точечному - 12 однотипных термометров. Допускается подключение и меньшего количества термометров. На многоточечных мостах запись на диаграммной бумаге осуществляет специальное печатающее устройство, при этом указывается номер подключенного в данный момент термометра.

При колебаниях температуры окружающей среды величина сопротивления соединительных проводов будет изменяться. Это приведет к дополнительной погрешности в показаниях прибора. Чтобы ее устранить, применяют 3-х проводную схему подключения термометра к мосту.

Предел измерения зависит от типа и градуировки термометра сопротивления, в комплекте с которым градуируется шкала прибора. Шкала градуируется в градусах Цельсия - ºС.

Класс точности прибора: 0,25 , 0,5 .

Скорость продвижения диаграммной ленты: от 20 до 54 мм/час.

Напряжение питания: 220 В ,50 Гц.

Существуют следующие модификации мостов:

КСМ - 1, КСМ - 2 - малогабаритные мосты с ленточной

диаграммой;

КСМ - 3 - с дисковой диаграммой;

КСМ - 4и - со складывающейся диаграммой, в искробезопасном исполнении.

Термопары

Термопары являются датчиками температуры и работают в комплекте с вторичными приборами: милливольтметрами и потенциометрами. Термопара представляет собой спай из двух разнородных металлических проводников (термоэлектродов), которые предназначены для измерения температуры в объекте.

1 – «горячий» спай (рабочий);

2 - положительный термоэлектрод;

3 - отрицательный термоэлектрод;

4 - «холодные» концы (свободные);

5 – компенсационные провода.

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффект Зеебека).

Он гласит: «В замкнутой цепи из двух разнородных металлических проводников возникает электрический ток, если два места соединения (спая) имеют разную температуру». Термо э.д.с. на концах термопары зависит от материала термоэлектродов и температуры «горячего» и «холодного» спаев.

Для технических измерений применяют термопары из следующих материалов:

1. ТХК - термопара хромель – копель, пределы измерения от -50 ⁰С до +600 ⁰С

(кратковременно 800 ⁰С);

2. ТХА - термопара хромель – алюмель, от -50 ⁰С до +1000 ⁰С (кратковременно 1300 ⁰С);

3. ТПП - термопара платинародий – платина от -20 ⁰С до +1300 ⁰С

(кратковременно 1600 ⁰С);

4. ТПР - термопара платинародий - платинародий от (+300 ⁰С до +1600 ⁰С)

(кратковременно+1800 ⁰С)

5. ТВР - термопара вольфрам – рений (до 2300 ⁰С)

Градуировки термопар

Гр. ХК; Гр. ХА; Гр. ПП; Гр. ПР _30/6 ; Гр. ВР _5/20.

Положительным является электрод, материал которого стоит первым в градуировке, отрицательным - второй.

Компенсационные провода

Применение компенсационных проводов позволяет как бы удлиннить термопару и перенести ее свободные концы на вход вторичного прибора. Их изготавливают из материалов, которые развивают ту же термо э.д.с., что и сама термопара.

Например, для ТХК применяют хромель-копелевые провода, а для ТХА один провод - медный, а другой - константановый (60% Cu + 40% Ni). Как правило, измерительный прибор располагается в помещении, где ведется наблюдение за температурой (помещение операторной), в котором температура более стабильна, чем в зоне, где находятся клеммы термопа- ры. Но все-таки температура в этой зоне (комнатная температура) отлича- ется от температуры градуировки термопары (0⁰С) и также, хоть и в малой степени, подвержена колебаниям. В этом случае суммарная термо-ЭДС термометра будет занижена (в случае, если температура в зоне свободных концов >0⁰С) на величину термо-ЭДС между окружающей температурой и градуировочной.

В этой связи свободные концы термопары либо подлежат термоста- тированию, либо в показания термоэлектрического термометра должна быть внесена поправка.