Уравновешенный мост.

В системах автоматического управления для регистрации сигнала с датчиков широко применяются мостовые измерительные схемы.

Мостовая схема состоит из четырех сопротивлений R1; R2; R3; Rt (рис.4.3). Сопротивление Rt – это датчик температуры (терморезистор или термистор); R3 – потенциометр (переменное сопротивление) служащее для уравновешивания моста; R2 и R1 – постоянные сопротивления. На зажимы СД (питающая диагональ моста), от источника питания Е, подается напряжение питания (U₀). С зажимов АБ (измерительная диагональ) снимается разность напряжений (U_e), которое регистрируется измерительным прибором милливольтметром (можно, также регистрировать силу тока с помощью миллиамперметра).

Особенность работы уравновешенного моста заключается в том, что при каждом измерении температуры, изменяя значение R3, добиваются равновесия моста, т.е. отсутствие напряжения или тока в измерительной диагонали (Ue). При этом результат измерения определяется по величине R3, которое градуируется в градусах.

Напряжение измерительной диагонали определяется разностью потенциалов точек А и Б:

Ue = Ua – Uб. (4.1.)

Рисунок 4.3. Схема уравновешенного моста.

В соответствии с законом Ома токи в ветвях могут быть найдены из соотношений:

I_САД = U₀ / (R2+R3) и I_СДБ = U₀ / (R1+Rt) (4.2)

С учетом выражений (4.2):

Ua = I_САД R2 = U₀ R2/(R2+R3) и Uб = I_СБД R1= U₀ R1/(R1+Rt) (4.3)

Таким образом выражение (4.1) преобразуется к виду:

Ue = U₀ R2/(R2+R3) - U₀ R1/(R1+Rt) (4.4)

Приведя к общему знаменателю и сократив подобные члены, получим:

Ue = U₀ (R2 Rt – R1 R3)/(R2+R3)(R1+Rt) (4.5)

Из выражения (4.5) следует, что условие баланса моста:

(R2 Rt – R1 R3) = 0 (4.6)

Обычно условие равновесия мостовой схемы записывают в виде равенства произведений сопротивлений противоположных плеч:

R2 Rt = R1 R3 (4.7)

Из приведенного выражения видно, что изменение сопротивления термометра Rtкомпенсируется соответствующим изменени­ем переменного сопротивления R3. При из­менении сопротивления Rtнеобходимо перемещать ползунок переменного сопротивления R3 до тех пор, пока стрелка миллиампер­метра (индикатора) не остановится на ну­ле. Следовательно, если шкалу сопротивления R3 проградуировать в градусах, то по положению ползунка можно непосредственно от­считывать температуру.

Главным достоинством уравновешенного моста является высокая точность. Она обусловлена тем, что результат измерения не зависит ни от напряжения питания, ни от точности измерительного прибора, а целиком определяется точностью изготовления переменного (R3) и постоянных (R1, R2) сопротивлений.

Недостаток: трудоемкость выполнения измерений (каждый раз необходимо балансировать мост и только потом снимать показания).

Дата добавления: 2015-08-09