Принцип работы потенциометра

Принцип действия приборов сравнения основан на сравнении измеряемой величины с заранее известной величиной. Данный принцип можно рассмотреть на примере потенциометра, который является прибором сравнения, предназначенным для измерения разности потенциалов между двумя точками, то есть напряжения.

Потенциометры в отличие от вольтметров работают по компенсационному (нулевому) методу измерения.

Конструкция потенциометра включает в себя источник питания (см. рисунок 2.50), калибровочный резистор R_АВ в виде реохорда с ползунком и нуль-прибор (НП).

Нуль-прибор – это прибор, который в уравновешенном состоянии должен показывать нулевое значение. В качестве нуль-прибора может быть использован милливольтметр.

Принцип компенсации при измерении неизвестного измеряемого напряжения U_изм заключается в уравновешивании его известным напряжением DU на калибровочном резисторе R_АВ, созданным вспомогательным источником тока. Ток от вспомогательного источника проходит через реохорд R_AB. Напряжение U_AB пропорционально R_АВ (в точке D находится движок реохорда). Последовательно с измеряемым напряжением включен НП с нулем в середине шкалы. Передвигая движок D, добиваются уравновешивания ΔU и U_изм. Нулевое показание НП означает, что удалось добиться уравновешивания напряжений ΔU и U_изм (т.е. ΔU = U_изм). О величине измеряемого напряжения U_изм судят по положению ползунка реохорда. Шкала, прикрепленная к реохорду, обычно заранее проградуирована в единицах напряжения.

Достоинства приборов сравнения:

- точность,

- независимость от посторонних электромагнитных полей.

Недостаток: при измерении необходимо производить уравновешивание напряжений.

Данный недостаток ликвидирован в автоматических потенциометрах, где уравновешивание напряжений происходит автоматически с помощью специального электродвигателя, перемещающего ползунок.

2.9.2.2 Автоматические электрические потенциометры

Схема автоматического потенциометра показана на рисунке 2.51, где обозначено: ИПС - источник питания стабилизированный (постоянного тока), R_p - сопротивление реохорда, R_ш – шунта (сопротивление для задания пределов измерения прибора), R₁, R₂, R₃ и R₄ – сопротивления мостовой схемы, R_б – балластное сопротивление для ограничения тока от ИПС.

Потенциометр состоит из т.н. моста сопротивлений АВСD, в одну из диагоналей которого включен источник питания ИПС (диагональ ВС), а в другую (измерительную диагональ АD) измеряемое напряжение U_изм и электродвигатель ЭД с усилителем УЭД. В вершине А моста находится реохорд R_р, к движку которого прикреплена стрелка, движущаяся вдоль шкалы. Перемещением движка в свою очередь управляет электродвигатель.

Мост может находиться в двух состояниях: уравновешенном и неуравновешенном.

Когда мост находится в равновесии, то напряжение между его вершинами AD равно по модулю измеряемому (U_AD = U_изм) и напряжение небаланса ΔU, подаваемое на усилитель УЭД, равно нулю:

ΔU = U_AD – U_изм = 0.

В данном состоянии ЭД не работает.

Если по каким-либо причинам U_изм изменится, то мост выходит из равновесия и на входе усилителя УЭД появится напряжение небаланса ΔU ≠ 0. Усилитель, усилив напряжение, подает его на ЭД, который, вращаясь, перемещает движок реохорда. Перемещение движка продолжается до тех пор, пока мост снова не придет в равновесие и напряжение на ЭД снова не станет равно нулю.

В этих потенциометрах процесс компенсации осуществляется автоматически, непрерывно и с большой скоростью. Эти приборы имеют устройства для автоматического внесения поправки на температуру окружающей среды.

27. Электростатические приборы. Метод измерения сопротивления.

2.9.2.3 Электростатические приборы

Принцип действия приборов электростатической системы основан на взаимодействии двух электрически заряженных тел. Конструктивно они выполняются в виде неподвижной и подвижной пластин к которым прикладывается измеряемое напряжение. При движении подвижной пластины емкость между ними изменяется и, соответственно, изменяется вращающий момент, действующий на подвижную пластину.

Противодействующий момент создается спиральной пружиной или весом подвижной пластины. Электростатические приборы используются в качестве вольтметров и киловольтметров, пригодных для измерения постоянного и переменного напряжения. Шкала градуированная на постоянном напряжении, справедлива для действующего значения переменного напряжения любой формы.

К достоинствам электростатических приборов относятся: большие пределы напряжений (до 1 МВ); широкий диапазон частот измеряемых напряжений (до 30 МГц).

Недостатки: малая чувствительность; малая надежность; нелинейность шкалы; влияние температуры окружающей среды и внешнего электрического поля.

Дата добавления: 2015-10-02