3 Розрахунок вимірювальної схеми автоматичного потенціометра

Розрахунок провадиться в наступному порядку (див. попередній малюнок). Приймаються значення струмів у верхнійI1і нижнійI2вимірювальних гілках виходячи з умов: струми повинні викликати необхідне падіння напруги на реохорді та резисторах і мати по можливості невеликі значення, щоб не призводити до помітного нагрівання елементів схеми. Оптимальними значеннями струмівI1іI2відповідно є 3 і 2 mА.

За заданими значеннями початковоїtні кінцевоїtктемператури діапазону показань приладу та типу ТЕП за градуювальною характеристикою останнього (при температурі вільних кінцівt0= Про °С) знаходяться значення термо-е.д.с. для початкуЕні кінцяЕкшкали та діапазон вимірювання термо-е.д.с.Е(mВ)за формулою

(1)

Знаходиться опір порівняльного резистораRС, падіння напруги на якому від струму, що протікає,I2повинно дорівнювати е.д.с. нормального елементаЕС(1,0186), тобто.

звідки

. (2)

Приймаються значення опорів баластного та регулювального резисторів у ланцюзі живлення відповідноRТ=750 Ом іRРТ=56 Ом.

Еквівалентний опірRЕреохордуRРз підключеним шунтуючим резисторомRШвизначається формулою

. (3)

Однак зазвичай еквівалентний опір реохорду є заданим, рівним 90,100 або 300 Ом (переважно 90 Ом), тому опір шунтуючого резистораRШзалежить від опору реохордуRРі визначається при припасуванні останнього разом із шунтом до значенняRЕ. ВеличинаRШзнаходитьсяз виразу

(4)

Наведений опір всього ланцюга реохордуRПскладається з паралельно з'єднаних опорів реохордуRРі резисторівRШіRК. Падіння напруги на опоріRПпри протіканні струмуI1повинно відповідати діапазону показаньЕ, тобто .

Звідки

. (5)

З іншого боку наведений опір ланцюга реохордаRПможе бути вираженим рівнянням

(6)

Знаходиться опір резистораRК, що визначає кінцеве значення шкали потенціометра. Для цього прирівнюються праві частини рівнянь (5) і (6), спільне рішення яких щодоRКдає залежність:

(7)

Знаходяться опори мідного резистораRМтемпературної компенсації, опір якого при температурі вільних кінців термометра t0=O°C будеRМ(to),і резистораRН, що визначає початкове значення шкали потенціометра. Опір цих резисторів визначають виходячи з рівноваги вимірювальної схеми при вимірюванні початкової температуриtН, коли двигун реохорда встановлюється в ліве крайнє положення (на початку шкали). При цьому в лівій галузі вимірювальної схеми між точкамиаіbтермо-е.д.с.ЕНкомпенсується падінням напруги на опорах резисторівRНтаRМ(t0),тобто.

. (8)

При підвищенні температури вільних кінців термометра до величиниt'0, що є граничним значенням вимірювання цієї температури, зазвичай дорівнює 50°С, рівняння (8) набуває вигляду:

, (9)

ΔRМ- збільшення опорурезистораRМпри зміні температури вільних кінців відt0доt'0.

Визначається опір мідного резистораRМ(t'0)при температурі вільних кінців термометраt '0= 50 °С:

(10),

звідки знаходиться значення ΔRМза формулою

, (11)

деα- температурний коефіцієнт електричного опору міді, що дорівнює

.

Після віднімання з виразу (8) рівняння (9) та заміни величинI2іΔRМзгідно з формулами (2) і ( 11) знаходиться вираз для визначення опоруRМ(t0)мідного резистора при температурі вільних кінців термометраt0= 0 °С:

(12)

. (13)

Приймається значення опору підгоночних спіралейrН=rК=1 Ом. Практично ці спіралі виконуються відповідно за рахунок опорів резисторівRНіRК.

Визначається опір баластного резистораRавиходячи з тієї ж умови рівноваги, що іRН, але для правої гілки вимірювальної схеми:

,

. (14)

---