Термометры сопротивления. Схема

Термометры сопротивления применяются на самолете для измерения температуры воздуха, масла, охлаждающей жидкости, температуры смеси в карбюраторе и т. д.

Конструктивно все перечисленные выше приборы одинаковы и отличаются только пределами измерений и величиной отдельных сопротивлений. В приборах используется зависимость сопротивления проводника от температуры, подчиняющаяся закону

Прибор собирается по мостиковой схеме (фиг. 29). Одно плечо, представляющее собой датчик, устанавливаемый в месте измерения, изготовляется из теплочувствительного материала с сопротивлением R_T, величина которого при нагревании на 1° С меняется примерно на 0,4%. Три других сопротивления монтируются в указателе. Они изготовляются из материала с очень малым температурным коэффициентом (константан, манганин).

Фиг. 29. Логометрический термометр сопротивления. R_T - сопротивление приемника; r - сопротивление рамки логометра; R и R₁ - сопротивление плеч моста; R_д - добавочное сопротивление; R_a = R_а1 + R_а2 - компенсационное сопротивление; Io - ток, потребляемый от источника напряжений: I₁, I₂ - ток в рамках логометра; U — напряжение, подаваемое источником питания

Обычно два из этих сопротивлений (R) берут одинаковыми по величине, а третье (R₁) выбирают таким образом, чтобы в равновесном состоянии моста было R_равн=R₁. В одну диагональ моста включается гальванометр или логометр (в данном случае логометр), а в другую — источник питания. Сопротивление R_д снижает напряжение бортовой сети самолета до нужного значения. Сопротивление R_a вводится с целью получения в рамках логометра токов разной величины и направления. Это сопротивление делают составным из меди R_{a 1} и манганина R_{a 2}, благодаря чему осуществляется температурная компенсация (R_a = R_{a 1} + R_{a 2}).

В равновесном состоянии моста, соответствующем некоторой температуре Т_равн справедливо равенство RR₁=RR_Tравн ; при этом ток в рамках логометра одинаков по величине, но различен по направлению. Допустим, что величина этого тока I. При всяком другом значении температуры в месте измерения по одной рамке логометра течет ток I₂ = I-i, а по другой ток I₂=I-i; где i - ток, возникающий в результате изменения сопротивления R_T приемника по мере изменения измеряемой температуры.

В зависимости от отношения токов I₁ и I₂ стрелка указателя устанавливается в определенное положение. Шкалы таких приборов никогда не имеют делений, превышающих 160° С. Это объясняется тем, что применяемые в приемниках медные и никелевые сопротивления не могут работать при высоких температурах из-за изменения их характеристик в связи с окислением. Внешний вид указателя термометра сопротивлений изображен на фиг. 30, а, а схема соединения сопротивлений в нем на фиг. 30, б.

Фиг 30. Электрический термометр сопротивления. а — указатель: 1 - панель, 2 - логометр, 3 - шкала, 4 - корпус, 5 - штепсельная розетка: 6, 7 и 8 – сопротивления; б - схема соединения сопротивлений на панели указателя

Схема приемника термометра сопротивления показана на фиг. 31. Медная проволока диаметром 0,05/0,07 мм в эмалевой изоляции наматывается на изолированную бумагой пустотелую металлическую трубку 2, покрывается лаком и устанавливается в защитную латунную трубку 1.

Фиг. 31. Схема приемника термометра сопротивления. 1 - защитная трубка; 2 - внутренняя трубка, 3 - проволочное сопротивления

В процессе работы прибора необходимо предусмотреть хороший тепловой контакт между теплочувствительным сопротивлением 3 и средой, температура которой измеряется. Для улучшения этого контакта вместо трубки 2 иногда применяют пластинку, которой придают форму, изображенную на фиг. 32. Приливы пластинки 1 прижимаются к защитной трубке 2. При конструировании прибора необходимо учитывать и устранять возможность изменения сопротивления R_T под влиянием нагрева током.

Фиг 32. Контактная пластина термометра сопротивления. 1 - пластинка,2 - защитная трубка

Для измерения температуры воды, масла, воздуха и т. п. на двух- и четырехмоторных самолетах применяется универсальный сдвоенный термометр сопротивления (фиг. 33). Датчики 1 термометра, не отличающиеся от датчиков обычных термометров сопротивления, устанавливают в месте, температуру которого надо контролировать.

Фиг. 33. Принципиальная схема универсального сдвоенного электрического термометра сопротивления для многомоторных самолетов

Указатель имеет два независимых логометра 2 и две шкалы, градуированные от -50 до +150°С. Подвижный магнит монтируется внутри двух пар катушек, расположенных под углом 120°. На магнит действует электромагнитное поле обеих пар катушек. При низких температурах ток в первой паре катушек меньше, а во второй больше. В этом случае преобладает действие второй пары, отклоняя магнит и стрелку вниз. При увеличении температуры ток в первой паре возрастает, во второй уменьшается, и стрелка отклоняется вверх.

Переменное сопротивление предназначено для регулирования чувствительности и для установки на нуль.

Указатель и датчик присоединяются к соединительным проводам при помощи штепсельных разъемов.

Погрешности термометра сопротивления. Причиной методической температурной погрешности является нагрев сопротивления теплочувствительного элемента проходящим по нему током.

Инструментальные погрешности вызываются:
а) Влиянием температуры окружающей среды на характеристики упругих элементов, сопротивления рамок и т. п.

б) Затираниями, неправильной величиной зазоров, шкаловыми погрешностями и погрешностями, создаваемыми неуравновешенностью деталей.

Погрешность от затираний является следствием относительно большого трения в цапфах осей, шарнирных соединениях и т. д. Погрешность от зазоров объясняется слабостью волоска, выбирающего зазоры в передаточном механизме прибора.

Шкаловыми погрешностями называются погрешности регулировки механизма и разметки шкалы, т. е. несоответствия угла поворота -стрелки делениям шкалы.

Неуравновешенность деталей передаточного механизма может вызвать изменение показаний при наклоне прибора и колебания стрелки при вибрации.

в) Колебаниями питающего напряжения

По техническим требованиям на приборы погрешность их показаний при постоянно действующей вибрации и нормальной температуре не должна превышать ± 2,5% номинального значения шкалы; при Т = + 50° С эта погрешность может доходить до ± 5% и при Т = -60° С она достигает ± 6% номинального значения.

Погрешность сдвоенного термометра сопротивления с логометрическими указателями по всей шкале не превышает 6° С.