Измерительные схемы приборов

Мостовые измерительные схемы

Основными измерительными схемами приборов являются:

1. Мостовые схемы.
2. Потенциометрические схемы.
3. Дифференциальные схемы.

Мостовые измерительные схемы используются в измерительных схемах приборов, а также в системах дистанционной передачи данных. По принципу действия мостовые измерительные схемы делятся на неуравновешенные и уравновешенные, которые являются модификацией последних. Главное свойство мостовых схем заключается в том, что если произведение сопротивления противоположных плеч равно друг другу, то электрический ток и падение напряжения на концах измерительной диагонали отсутствуют. В данном случае мостовая измерительная схема является уравновешенной. На рисунке ниже изображен пример неуравновешенной мостовой измерительной схемы.

Рисунок 1. Пример неуравновешенной мостовой измерительной схемы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Представленная выше схема состоит из четырех плеч - AB, BC, CD, DA, которые образованы тремя постоянными сопротивлениями и неизвестным измеряемым сопротивлением Rx. Плечами образуются две диагонали: диагональ питания BD и измерительная диагональ АС. В диагональ BD подводится напряжение переменного или постоянного тока - Uпит, а в измерительную включается измерительный прибор, которым измеряется падение напряжения или электрический ток. На рисунке ниже изображен пример уравновешенной мостовой измерительной схемы.

Рисунок 2. Пример уравновешенной мостовой измерительной схемы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Отличительные особенности представленной выше схемы:

1. В измерительную диагональ включен нуль-индикатор, который фиксирует отсутствие электрического тока и падения напряжения.
2. Плечо, смежное с тем, куда подключено измеряемое сопротивление (Rx), включается сопротивление реохорда, представляющее собой переменное сопротивление типа реостата, движок которого связан с показывающей стрелкой отсчитывающего устройства.
3. Постоянные сопротивления R1 и R2 выбираются равными.

Измерение осуществляется следующим образом. Перемещая движок реохорда, добиваются нуля показаний нуль-индикатора, что означает, электрический ток в измерительной схеме отсутствует, то есть выполняется условие равновесия мостовой схемы. Из того, что R1 = R2, следует, что Rx = Rp, по показывающей стрелке отсчитывающего устройства определяется значение измеряемого сопротивления.

Потенциометрические и дифференциальные измерительные схемы

Пример потенциометрической измерительной схемы изображен на рисунке ниже.

Рисунок 3. Пример потенциометрической измерительной схемы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

От источника постоянного напряжения - Е, через сопротивление реохорда проходит ток I1, который создает на нем падение напряжение - Uав. Такая цепь образуется контур I схемы. Контур II образован измеряемой электродвижущей силой Ex и участком реохорда между точками А и В, в него включен нуль-индикатор, а двигатель реохорда связан с показывающей стрелкой отсчитывающего устройства. Измерения осуществляются следующим образом. Посредством перемещения движка реохорда добиваются показания нуля на нуль индикаторе, означающее, что падение напряжения на реохорде от источника питания компенсируется измеряемой электродвижущей силой. То есть по шкале реохорда можно судить о величине контролируемого параметра.

Дифференциальные измерительные схемы отличаются повышенной точностью измерения контролируемого параметра, потому что измеряется не его абсолютная величина, а разница между ней и калиброванной величиной. Данные схемы используются измерения технологических параметров, которые преобразуются в падение напряжения или электрическое сопротивление. На рисунке ниже изображен пример дифференциальной измерительной схемы, предназначенной для измерения технологических параметров, которые преобразовываются в изменение электрического сопротивления.

Рисунок 4. Пример дифференциальной измерительной схемы, предназначенной для измерения технологических параметров, которые преобразовываются в изменение электрического сопротивления. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Выше представленная схема представляет собой неуравновешенную редуктивно-резистивную мостовую схему. Плечи моста AC, CB, BD и DA образованы двумя постоянными индуктивными сопротивлениями - L1, L2, постоянным активным сопротивлением R1 и измеряемым сопротивлением Rx. Диагональ CD питается напряжением переменного тока от трансформатора. В измерительную диагональ AB включен измерительные прибор, который измеряет ток или падение напряжения. В случае изменения величины измеряемого сопротивления возникает разбаланс мостовой схемы, что вызывает появление в измерительной диагонали падения напряжения или электрического тока, которые пропорциональны изменению сопротивления Rx.