Аналоговые измерительные устройства

          Измерение  ручным  потенциометром требует много времени и при этом не  обеспечивает  непрерывное слежение за текущим значением измеряемой величины.

          Автоматические компенсаторы постоянного тока применяются для измерения малых Э ДС и напряжений, а также неэлектрических величин функционально с ними связанных (температуры, давления и т.д.).

          Автоматические компенсаторы по роду измеряемой величины можно разделить на две группы: а) автоматические потенциометры для измерения напряжения и тока; б) автоматические потенциометры для измерения активных и комплексных сопротивлений.

          Выпускаются потенциометры для измерения напряжения и температуры (КСП) и  миллиамперметры и вольтметры (КСУ). Класс точности автоматических потенциометров много ниже чем ручных и составляет значение 0,25 – 0,5. Время прохождения указателем всей шкалы (быстродействие): 1 – 10 с.

          Упрощенная схема автоматического потенциометра для измерения напряжения показана на рис. 5.3.

Рис. 5.3.

          Схема работает  следующим образом.             

          Предположим, что при подлючении к схеме измеряемого напряжения U_X, компенсиру-ющее напряжение U_К = 0. Тогда напря-жение ∆U, поступающее на вход усилителя (У) будет равно U_X. Это напряжение усиливается и подается на реверсивный двигатель  (Д),   вал   которого  механически связан с подвижным контактом реохорда R. Вращаясь, вал двигателя перемещает подвижный контакт реохорда R, который связан с указателем отсчетного устройства. Перемещение этого контакта осуществляется  до  тех  пор,  пока  U_К = I_P R_P  не  станет  равным  U_X. При этом ∆U = U_X – U_К будет равно нулю, и вал двигателя перестанет вращаться и перемещение подвижного контакта реохорда прекратится.

          Уравнение шкалы прибора в момент полной компенсации определяется выражением

                 (5.2)

где - линейное перемещение контакта реохорда (указателя); - полное сопротивление реохорда; - полная длина реохорда; I_P – рабочий ток.

          Входное сопротивление компенсатора в условиях полной компенсации измеряемого значения (идеальный случай)  равно бесконечности. Наличие пороговой чувствительности приводит к уменьшению входного сопротивления:

                            (5.3)

где U_П - пороговое напряжение схемы прибора, приведенное ко входу; R_ВХУС – входное сопротивление усилителя.

          Причинами появления погрешности являются:

          1) нестабильность обратного преобразователя;

2) порог чувствительности (зона нечувствительности)-  обнаруживается в усилителе, двигателе, обслуживающем устройстве, обратном преобразователе. Наибольшую зону нечувствительности имеют двигатели;

          3) дрейф нуля n-го звена.

          Дрейф нуля (чаще в усилителе) вносит меньшую погрешность.