Нормувальні перетворювачі для термометрів опору

В загальному, нормувальні перетворювачі призначені для перетворення вихідних сигналів стандартних ПВП, які не мають уніфікованого сигналу, в уніфікований сигнал постійного струму. Введення таких перетворювачів в контури автоматичних систем регулювання дозволяє їхнє підключення до мікропроцесорних контролерів та ЕОМ.

Загальна структурна схема будь-якого нормувального перетворювача приведена на рис.4:

Неуніфікований сигнал Генератор Уніфікований

Рис.4. Структурна схема нормувального перетворювача

 

Вхідний сигнал напруги або спаду напруги постійного струму ₌U_вх, що

надходить від ПВП, після алгебраїчного додавання в пристої порівняння ПП із сигналом зворотного зв’язку (в результаті одержується сигнал непогодження ΔU= U_вх - U_зз), перетворюється модулятором М у сигнал змінного струму, який підсилюється електронним підсилювачем ЕП і знову перетворюється у сигнал постійного струму демодулятором ДМ. Вихідний сигнал із ДМ, у вигляді постійних уніфікованих струму або напруги, надходить на вихід перетворювача

та на пристрій зворотного зв’язку ПЗЗ.

В якості сучасних модуляторів використовують магнітні підсилювачі (МП)

(інша назва - дроселі насичення). Спрощена схема модулятора на базі МП та

вихідні його сигнали приведені на рис.5,а. Під час проходження постійного

струму ₌І_вх від ПВП через обмотку підмагнічування W₁ виникає магнітний потік Ф₁, який підмагнічує магнітопровід 1, змінюючи тим самим опір дроселя змінному струму ≈ І_вих від напруги живлення змінного струму ≈ U. В залежності від напрямку та величини потоку Ф₁, який пропорційний вхідному струму ₌І_вх або напрузі ± U_вх ПВП (рис.5,в), відповідно буде змінюватись амплітуда та фаза (U₂ та U₃) вихідного змінного струму, спад напруги ≈ U_вих якого знімається із резистора R, по відношенню до вихідного значення U₁.

 

а)

Рис.5. Спрощена схема а) та зміна вихідного сигналу в) магнітного підсилювача

Схема нормувального перетворювача, в якій використовується розглянута схема магнітного підсилювача та яка побудована за замкненою безреохордною статичною компенсаційною схемою і яка призначена для роботи в комплекті із термометрами опору, приведена на рис.6. Вхідною ₌U_вх для схеми є напруга U_сd у вимірювальній діагоналі незрівноваженої мостової схеми, яка залежить від опору ТО R_t. Зміна цієї напруги вимірюється за компенсаційною схемою - спадом напруги між точками К та Н на постійному опорі R_кн, а змінність компенсаційної напруги забезпечується зміненням робочого струму зворотного зв’язку І_зз.

Канал прямого перетворення вихідного сигналу ТО складається із:

вимірювального контуру І, який вміщуєнезрівноважений вимірювальний міст ВМ, в одне плече якого за три провідною схемою підключено ТО R_t, та підсилювач П1, який вміщує магнітний підсилювач МП, що виконаний за двотактною двопівперіодною схемою, та напівпровідниковий підсилювач НП в

режимі підсилення стуму і струмовим виходом І_вих, та контуру ІІ зворотного

зв’язку (компенсації), який містить опір R_кн та підсилюч П2 зворотного зв’язку.

Напруга у вимірювальній діагоналі U_cd незрівноваженого моста залежить від опору ТО і змінюється по залежності (2). Вихідний каскад підсилювача постійного струму НП створює струм І_вих, що надходить у зовнішнє коло приймача інформації з опром навантаження R_н, а далі у підсилювач зворотного зв’язку П2. Вихідний струм І_зз зворотного зв’язку підсилювача П2 є робочим струмом контуру компенсації і створює на резисторі спад напруги U_кн, яка направлена назустріч напрузі у вимірювальній діагоналі U_cd. Підсилювач П1 виконує роль нуль-індикатора, на якому порівнюються обидві напруги. Напруга розбалансу (ΔU = U_кн - U_cd) подається на підсилювач П1, де цей сигнал постійного струму спочатку перетворюється в першому каскаді (магнітному підсилювачі МП - модуляторі) у сигнал змінного струму, який, після підсилення в другому каскаді МП, знову перетворюється в сигнал постійного струму.

Вихідний струм струм І_зз зворотного зв’язку підсилювача П2 теж

змінюється змінюється і змінює спад напруги U_кн на постійному опорі R_кн доти,поки небаланс ΔU не зменшиться до деякої малої величини ΔU_ст, яку називають статичною похибкою компенсації. Позбавитися похибки ΔU_ст, яка притаманна завжди для замкнених статичних схем регулювання, принципово не можливо, бо вихідний струм нормувального перетворювача І_вих та струм І_зз

компенсації визначаються наявністю цієї похибки і пропорційні їй.

 

Рис. 6. Схема нормувального струмового перетваювача для роботи і комплекті із темометром опору.

 

Таким чином, якщо нехтувати малою величиною статичної похибки ΔU_ст, після відпрацьовування схемою розузгодження ΔU, отримуємо: U_кн = U_cd.

Або підстававши відповідні значення цих напруг отримуємо: І_зз ּ R_кн =k _м ּ R_t, де k_м – коефіцієнт перетворення моста. Так як вихідний струм перетворювача І_вих еквівалентний струму І_зз, тоотримуємо І_вих = k ּ R_t, тобто, він є пропор-ційним напрузі у вимірювальній діагоналі, а k – сталий коефіцієнт схеми.

Класи точності таких нормувальних перетворювачів – 0,25…1,0.