И сопротивления в унифицированный токовый сигнал

Они применяются для введения информации от термопар или

терморезисторов в ЭВМ или в систему автоматического регулирова-

ния и предназначены для преобразования значения термоЭДС или

сопротивления терморезистора в унифицированный сигнал посто-

янного тока 0... 5 мА.

В основу работы нормирующего преобразователя термоЭДС

(рис. 9.3, а) положен компенсационный метод измерения термоЭДС

с использованием схемы потенциометра с переменной силой рабо-

чего тока. Схема состоит из двух контуров: измерительного контура I

и компенсационного контура II. Контур I содержит корректирующий

мост КМ, усилитель У, с токовым выходом Iвых и резистор Rкн.

К контуру I подсоединена термопара АВ. Корректирующий мост

предназначен для введения автоматической поправки на изменение

температуры свободного конца термопары, а также компенсации

начальной термоЭДС в преобразователях, нижний предел измерения

которых не равен 0 °С. К диагонали ab питания моста подведено

стабилизированное напряжение постоянного тока. Резисторы Rx, R2

и R} — манганиновые, резистор RM — медный. Усилитель У, выпол-

няет функции нуль-индикатора. Контур компенсации II включает в

себя резистор RKH и усилитель обратной связи У2. Этот усилитель

аналогичен усилителю У„ но включен с глубокой отрицательной

связью по выходному току усилителя. Выходной ток Iос усилителя У2

является рабочим током контура II; при прохождении этого тока по

сопротивлению RKH на нем со стороны контура II создается компен-

сирующее напряжение UKH = I0CRrH.

ТермоЭДС, развиваемая термопарой, равна Елвф(Ɵ, Ɵ₁) где Ɵ и Ɵ₁ — тем-

пературы горячего и холодного концов термопары. Напряжение, снимаемое

с измерительной диагонали КМ, равно термоЭДС, развиваемой термопарой

при температуре окружающей среды 0,: Ucd = Елв(Ɵ, Ɵ₀), где 0О — темпера-

тура холодного конца, равная О °С. Таким образом, на один вход усили-

теля У, поступает суммарный сигнал ДU = Едв (Ɵ, Ɵ₀), состоящий из

значения термоЭДС, приведенному к О °С

Елв (Ɵ, Ɵ₀) = ЕАВ (Ɵ, Ɵ₀) + Ucd = EAfl(Ɵ, Ɵ₀) + Ucd = Eab(Ɵ₁, Ɵ₀),

и падения напряжения на нормирующем компенсационном резисто-

ре RKH:

U_кн = I_oc R_кн

За счет усиленного сигнала небаланса, равного ∆U= EAe(Ɵ, Ɵ₀) - UKH,

на выходе усилителя У, создается ток /вых, который поступает во

внешнюю цепь Rm и далее в усилитель обратной связи У2. Выходной

ток Iос этого усилителя, создающий падение напряжения UKH на ре-

зисторе RKH, будет изменяться до тех пор, пока небаланс AU не до-

стигнет некоторой малой величины δU, называемой статической

ошибкой компенсации. Наличие этой ошибки приводит к тому, что

в измерительном контуре I проходит нескомпенсированный ток (чем

больше измеряемая термоЭДС, тем больше этот ток).

Исключить эту ошибку в устройствах, выполненных по статиче-

ской автокомпенсационной схеме, принципиально невозможно, так

как выходной ток преобразователя Iвых и ток контура компенсации

Iос определяются наличием этой ошибки и пропорциональны ей.

В то же время статическая ошибка автокомпенсационной схемы мо-

жет быть значительно уменьшена, если использовать усилитель с

большим коэффициентом усиления.

Измеряемая термоЭДС EAB(Ɵ, Ɵ0)связана с выходным током пре-

образователя Iвых следующим образом. Как уже отмечалось, напря-

жение небаланса на входе У1:

где k₁и k₂ — коэффициенты усиления усилителей У, и У2; Iвк = ∆U/Rm —

ток, создаваемый во входной цепи усилителя У, сигналом ∆U;Rm —

сопротивление входной цепи усилителя У,.

Падение напряжения на резисторе RKн с учетом (9.10) составит

Таким образом, выходной токовый сигнал нормирующего преоб-

разователя пропорционален скорректированному по температуре

холодного конца сигналу термопары.

В зависимости от диапазона входного сигнала нормирующие пре-

образователи, работающие в комплекте с термопарой, имеют классы

точности 0,6... 1,5.

Нормирующий преобразователь сопротивления в унифицирован-

ный токовый сигнал, работающий в комплекте с термопреобразова-

телем сопротивления, по схеме и принципу действия аналогичен

нормирующему преобразователю ЭДС, рассмотренному выше. От-

личие указанных схем заключается в том, что в преобразователе со-

противления (рис. 9.3, б) вместо корректирующего моста использу-

ется измерительный неравновесный мост ИМ, в одно из плеч кото-

рого по трехпроводной схеме включен термопреобразователь

сопротивления R,. Остальные сопротивления выполнены из манга-

нина. Сопротивления R„ служат для подгонки сопротивления соеди-

нительных проводов до номинального значения. К диагонали питания

моста ab подведено стабилизированное напряжение постоянного

тока. Выходной ток преобразователя /вых пропорционален Напряже-

нию Ucd в измерительной диагонали моста, и соотношений между

ними может быть представлено в виде

Таким образом, токовый сигнал нормирующего преобразователя

пропорционален текущему значению сопротивления терморезистора.

Классы точности рассматриваемого преобразователя 0,6... 1,5.