Основные измерительные схемы вторичных приборов

Показывающий измерительный прибор является механизмом, положение подвижной части которого зависит от значения измеряемой величины. В электроизмерительных приборах происходит

преобразование электрической величины (силы тока, напряжения) в механическую силу.

Наиболее простым способом включения электрических датчиков в системы автоматических устройств является непосредственное включение датчика на вход усилителя автоматического устройства.

Например, приборы магнито-электрической системы.

Рисунок 3.12 – Упрощенная схема прибора магнитоэлектрической системы

Приборы магнитоэлектрической системы или магнитоэлектрические приборы – это приборы, в которых используется механическое взаимодействие поля постоянного магнита с электрическим током (рисунок 3.12).Между полюсами постоянного магнита помещен с зазором 2,0-2,5 мм круглый стальной сердечник. В зазоре между сердечником и полюсами находится прямоугольная рамка, укрепленная на пружинках (на рисунке не показаны), которая может свободно поворачиваться в зазоре. Проходя по рамке, ток взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита и создает крутящий момент М, стремящийся повернуть рамку с прикрепленной к ней стрелкой. Закручивающиеся пружинки противодействуют повороту рамки, что приводит к тому, что каждому значению силы тока соответствует одно вполне определенное положение рамки.

Существует несколько модификаций такого механизма, в том числе логометр, содержащий две скрещенные катушки.

Достоинствами приборов магнитоэлектрической системы являются высокая чувствительность по току и незначительное влияние посторонних магнитных полей на показания приборов из-за наличия сильного постоянного магнита.

Однако, наибольшее распространение в промышленности получили приборы, называемые автоматическими компенсаторами. Структурная схема автоматического компенсатора приведена на рисунке 3.13.

Вследствие изменения измеряемого сигнала в измерительной схеме появляется небаланс. Сигнал небаланса после усиления поступает на реверсивный двигатель, который восстанавливает равновесие в измерительной схеме.

Рисунок 3.13 – Структурная схема автоматического компенсатора

По типу измерительной схемы автоматические компенсаторы делятся на автоматические мосты, автоматические потенциометры и приборы с дифференциально-трансформаторной измерительной схемой.

Автоматические мосты предназначены для измерения любых технологических параметров, значение которых может быть преобразовано в активное сопротивление.

Мостовая схема (рисунок 3.14) осуществляется как на постоянном токе (рисунок 3.14, а), так и на переменном (рисунок 3.14, б) и может быть двух видов: неравновесная (небалансная) и равновесная (балансная). При неравновесной мостовой схеме для осуществления воздействия или измерения используют ток (напряжение). При равновесной мостовой схеме нулевого тока изменение сопротивления одного плеча компенсируется изменением сопротивления другого плеча до момента исчезновения тока. Определяющей величиной этой схемы является компенсирующее сопротивление.

Рисунок 3.14 – Мостовые схемы включения датчика.

Автоматические потенциометры предназначены для измерения любых технологических параметров, значение которых может быть преобразовано ЭДС небольшой величины.

Основной особенностью потенциометра является то, что в нем происходит уравновешивание (компенсация) измеряемой ЭДС известной разностью потенциалов, создаваемой батареей (рисунок 3.15).

Рисунок 3.15 – Принципиальная схема потенциометра с термоэлектрическим термометром

Дифференциально-трансформаторные приборы предназначены для измерения любых технологических параметров, значение которых может быть преобразовано в линейное перемещение.