Приборы для измерения электрического напряжения постоянного тока

Милливольтметры

Пример измерительной схемы милливольтметра представлен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Милливольтметр. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: 1 - зазор между сердечником и полюсами, показывающая стрелка; 2 - упругие пружинные растяжки; 3 - опоры; 4 - постоянный магнит; 5 - рамка; 6 - сердечник; 7 - проволочная рамка; I - электрический ток; Ех - источник измеряемой электродвижущей силы; М - вращающий момент.

Выше представленный милливольтметр состоит из круглого цилиндрического сердечника, который располагается между полюсами постоянного магнита. Торцы полюсов магнита образуют правильную окружность, поэтому, поэтому зазор между полюсами магнита и сердечником постоянен, и магнитная индукция в зазоре также постоянна. Сердечник помещен внутри проволочной рамки, жестко скрепленной с показывающей стрелкой и подвешенной на опорах при помощи упругих пружинных растяжек. Рамка при помощи проводов соединена с источником измеряемой электродвижущей силы.

По проводам и рамкам от источника электродвижущей силы проходит электрический ток при взаимодействии с магнитным полем возникает вращающий момент, который действует на рамку. Такой момент пропорционален силе тока и магнитной индукции, то есть М = f(B,I). Так как индукция постоянна, то вращающей момент определяется только силой тока. Согласно закону Ома сила тока пропорциональна электродвижущей силе. Таким образом вращающий момент, который действует на рамку со стрелкой определяется значением измеряемой электродвижущей силы. Когда рамка вращается происходит закручивание упругих пружинных растяжек. Когда их усилие упругой деформации уравновешивает усилие вращающего момента, поворот рамки с показывающей стрелкой прекращается, а милливольтметр показывает новое значение контролируемого параметра. По техническим характеристикам милливольтметры аналогичны логометрам.

Автоматические потенциометры

Пример принципиальной схемы электронного потенциометра представлен на рисунке ниже.

Рисунок 2. Электронный потенциометр. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь: ЛС - линия связи; СИП - стабилизированный источник питания; ВП - вибропреобразователь; ЭУ - электронный усилитель; РД-реверсивный двигатель; СД - синхронный двигатель.

Измерительная схема потенциометра представляет собой уравновешенную мостовую схему, у которой плечи AC, CB, BD, DA образованы частями сопротивления реохорда Rp (r1, r2), а также сопротивлениями R1, R2, R3 и R4. CD является диагональю питания, АВ измерительной диагональю. По сравнению с автоматическими уравновешенными мостами потенциометры имеют следующие принципиальные отличия:

1. Так как потенциометры предназначены для измерения электродвижущей силы постоянного тока, то схема питается от стабилизированного источника питания постоянного тока.
2. Так как в потенциометрах используется электронный усилитель и реверсивный двигатель, которые работают на переменном токе, то измерительная диагональ подключается к электронному усилителю через вибропреобразователь, преобразующий постоянный ток в переменный.
3. Датчик или источник измеряемой электродвижущей силы включается не в плечо мостовой схемы, а в измерительную диагональ.

Последнее отличие потенциометра является принципиальным. Уравнение равновесия мостовой схемы выглядит следующим образом:

$(r1 + R1)R4 = (r2 + R2)R3$

Но в момент отсчета контролируемой величины, когда сигнал на электронный усилитель равен нулю и реверсивный двигатель не работает, должно выполняться следующее условие: падение напряжения в точках А и В измерительной диагонали должно равняться измеряемой электродвижущей силе с противоположным знаком, то есть:

$Uaв = -Ех$

Если вышеприведенное равенство соблюдается, то разностный сигнал поступает на вход электронного усилителя, а затем на реверсивный двигатель. Вал двигателя начинает вращаться, перемещать показывающую стрелку, а также движок реохорда. В данном случае будет изменяться напряжение измерительной диагонали АВ. Реверсивный двигатель будет работать до тех пор, пока равенство Uaв = -Ех не восстановится. Синхронный двигатель предназначен для привода механизма перемещения диаграммы.