Врівноважені мости
Мости поділяють на неавтоматичні та автоматичні. Вони використовується нульовий метод виміру. За допомогою неавтоматичних мостів, що використовуються в лабораторних умовах, вимірюють опір від 0,5 до 10 7 Ом, зокрема градуювання термоперетворювачів опору і вимірюють температуру.
Схема врівноваженого моста показана на малюнку 15.6.2 Діагональ живлення мостааЬмістить джерело струму, а діагональ вимірюванняdснуль-індикатор, зокрема нуль-гальванометр. Між точками підключення різноїменних діагоналей розташовуються плечі моста, що складаються в даному випадку з постійних резисторівR1іR2і регульованогоR3,а плечесbмістить вимірюваний опірRtі два з'єднувальних дроти кожен опоромRBH .Якщо міст врівноважений, то струмIНІв діагоналісd.дорівнює нулю, а струми у відповідних плечах рівні, тобто. I3R3=It(Rt+2RBH.) .
Розділивши дві останні рівності одна на одну, з урахуванням рівності відповідних струмів отримуємо вираз (14.94) /8/
(14.94)
Отриманий вираз, виведений з умовиIНІ= 0, визначає умову рівноваги моста: щоб міст перебував у рівновазі, необхідно дотриматись рівності творів опорів протилежних його плечей. Це досягається шляхом регулювання опору резистораR3доти, доки нуль-індикатор не покаже нуль.
Малюнок 14.144- Схема врівноваженого мосту
Малюнок 14.145 - Трипровідна схема з'єднання термоперетворювача опору з мостом
Таким чином, при рівновазі моста має місце рівність (14.95) /8/
(14.95)
З(14.94) слід, що невідомий опірRtможе бути визначений за значеннямR3при постійному відношенні плечейR1/R2,а також при незмінному значенніRBH. У той же часRBHзмінюється зі зміною температури навколишнього середовища, що призводить до спотворення результату вимірюванняRtі тим більше, чим менше значенняRt. Зазначений недолік може бути усунений шляхом трипровідного з'єднання термоперетворювача опору з мостом (рис. 15.6.3). При такому з'єднанні живильна діагональ моста доводиться (точкаb)до термоперетворювача опору. В результаті цього з'єднувальні дроти виявляються рознесеними до двох плечей моста: один із опорівRBH -у плечі разом з опоромRЗ,а іншеRBH- у суміжному плечі разомcRt. Тоді умова рівноваги моста визначає рівність (14.96) /8/
(14.96)
Звідки випливає вираз (14.97) /8/
(14.97)
Якщо зробити міст симетричним (R1 = R2),то матимемоRt = R3. т. е. результат виміруRtу разі не залежить від опору з'єднувальних проводівRBH.
Недоліком урівноважених мостів, зібраних за вказаними схемами (рисунки 14.144 і 14.145), є невизначеність у вимірі, яку вносить перехідний опір контакту в регульованому плечіR3.Для усунення цього недоліку рухливий контакт розташовують у вимірювальній діагоналі, опір виявляється розміщеним у двох плечах. Таким чином, при врівноважуванні моста шляхом переміщення контакту змінюється опір відразу обох плечей, а перехідний опір контакту, що розташовується тепер у вимірювальній діагоналі, через відсутність струму в моментврівноваження не позначається на результаті виміру.
Перевагою врівноважених мостів є незалежність від напруги живлення, мінімально допустиме значення якого визначається чутливістю нуль-індикатора.
Автоматичний врівноважений міст, зібраний за схемою зі змінним опором плечей і трипровідним з'єднанням термоперетворювача опору з мостом показаний на малюнок 14.146.
Змінний опір тут містить три паралельно з'єднаних резистора:RP-власне реохорд, що виконує вимірювальні функції;RШ-шунт реохорда;RП-резистор для припасування заданого значення паралельного з'єднання опорів всієї реохордної групи;RПР,R1, R2, R3 -резистори мостової схеми;RД-додатковий резистор для припасування струму з умови мінімального самонагрівання термоперетворювача опору;Rб -резистор баластовий в ланцюгу живлення для обмеження струму;Rt- термоперетворювач опору;RЛ -резистор для підготовки опору сполучної лінії;т- положення двигуна реохорда правіше точкиdу частках відRПР;n- положення двигуна реохорда лівіше точкиdу частках відRПР.
Малюнок 14.146 - Схема автоматичного врівноваженого мосту
Для отримання лінійної залежності положення двигуна реохорда від зміни опору резистораRtостанній включається в плече, що належить до реохорду.
Як нуль-індикаторНІв автоматичних мостах використовується електронний підсилювачЕУ.Автоматичні мости живляться як змінним, так і постійним струмом. В останньому випадку на входіЕУвстановлюється модулятор, подібно до того, як це робиться в автоматичнихпотенціометри. При зміні температури змінюється опірRtі міст виходить з рівноваги, тобто у вимірювальній діагоналіcdз'являється напруга дебалансу, яка посилюється підсилювачемЕУдо значень, достатніх для обертання ротора реверсивного двигунаКДвідповідну сторону, в залежності від знака дебалансу. ВалРД,пов'язаний з двигуном реохорда, переміщає його доти, поки дебаланс стане рівним нулю. Одночасно з двигуном переміщається каретка з пером і стрілкою, що вказує за шкалою положеннятдвигуна або, що те саме, значення вимірюваної температури. При зміні температури від мінімального до максимального значення двигун переміщається з одного крайнього положення до іншого (для схеми, показаної на малюнку 15.6.4, праворуч праворуч наліво). Нехай при температурі, що відповідає початковому значенню шкали приладу, опір, що вимірюєтьсяRtдорівнюєRtнач, а при зміні температури Умови рівноваги для двох цих випадків подаються у вигляді рівності (14.98) і (14.99) / 8/
, (14.98)
(14.99)
Віднімаючи з другої рівності першу і вирішуючи щодот,отримаємо (14.100) /8/
(14.100)
Звідси видно, щот -лінійна функція . Крім того, з останнього виразу випливає, що, незважаючи на трипровідну схему з'єднання термоперетворювача опору мостом, показання останнього залежать від зміни опору з'єднувальних проводів. Однак ця залежність, як показують розрахунки з різних джерел, незначна і при зміні температури навколишнього середовища доt=40 °Сзміна опору проводівRЛпризводить до зміни показань приладу в межах (0, 05-Ч) % від нормуючого значення вимірюваної величини длярізних діапазонів виміру. Повністю відсутня вплив опору з'єднувальних проводів при симетричному мості, тобто коли.Оскільки ця умова може бути реалізована лише за однієї вимірюваної температури, то зазвичай його виконують для температуриtсред,відповідної середині діапазону шкали. У цьому /8/.
Призначення, будову та принцип роботи основних вузлів автоматичного моста — модулятора (при живленні моста постійним струмом), електронного підсилювача, реверсивного двигуна, реохорда, записуючого пристрою, приводу діаграми, перемикача (у багатоточкових приладах) — такі ж, як і в автоматичних потенціометрах.
Автоматичні мости, що випускаються в даний час, відрізняються один від одного призначенням, конструкцією, розмірами, точністю вимірювання та іншими технічними характеристиками, наприклад мости одноточкові і багатоточкові, самопишучі і показують зі стрічковою, а також з дисковою діаграмою: повногабаритні, малогабаритні та мініатюрні з шириною діаграми відповідно 250, 160 та 100 мм. Класи точності автоматичних мостів дорівнюють 0,25; 0,5 та 1, а час пробігу стрілки всієї шкали 1; 2,5 та 10 с. В автоматичні мости вбудовуються електричні та пневматичні регулюючі пристрої, а також сигналізації; для дистанційної передачі показань - перетворювачі пневматичні, струмові, частотні та ін.