Автоматический электронный равновесный мост КСМ-4 предназначен для непрерывного измерения, записи и регулирования температуры при работе в комплекте с одним из электрических термометров сопротивления. Прибор, схема которого приведена на рисунке 3, позволяет определить температуру среды по величине электрического сопротивления термометра сопротивления Rt, находящегося в ней и являющегося одним из плеч мостовой схемы.
Рисунок 3 – Принципиальная схема автоматического электронного моста КСМ-4
Измерение величины изменения электрического сопротивления посредством мостовой схемы основано на сравнении разности потенциалов двух промежуточных точек в параллельно включенных ветвях.
Питание измерительной схемы моста осуществляется от одной из обмоток силового трансформатора переменного тока напряжением Umax = 6,3 В.
Измерительная схема равновесного моста включает четыре плеча, три из которых представлены постоянными сопротивлениями R1, R2 и R3, а четвертое – последовательно соединенным сопротивлением термометра сопротивления Rt, постоянным сопротивлением R4 и общим сопротивлением реохорда Rоб. Последнее состоит из параллельно соединенных сопротивлений реохорда Rp, шунта реохорда Rш, предназначенного для ограничения протекающего по реохорду тока, и сопротивления R, служащего для подгонки сопротивления реохорда к расчетному значению.
Сопротивления измерительной схемы R1, R2, R3, R4, Rш, R и Rδ представляют собой катушки с бифилярной обмоткой из манганина. Реохорд Rp выполнен в виде калиброванного манганинового сопротивления. Точки «Б» и «Д» измерительной схемы присоединяются к электронному усилителю ЭУ, являющемуся индикатором нарушения равновесия в измерительной схеме.
Если температура среды, в которой находится термометр сопротивления Rt, неизменна, то мостовая схема находится в равновесии, разность потенциалов в точках «Б» и «Д» равна нулю, и напряжение небаланса, подаваемое на электронный усилитель ЭУ, отсутствует. Движок реохорда Rp в этом случае неподвижен, а стрелка прибора показывает измеряемое значение температуры, пропорциональное сопротивлению термометра Rt.
В случае изменения температуры среды изменится температура термометра Rt и, следовательно, величина его электрического сопротивления. При этом измерительный мост разбалансируется, и в диагонали моста между точками «Б» и «Д» появится напряжение небаланса Uбд. Последнее подается на вход электронного усилителя ЭУ, где усиливается по напряжению и мощности, затем поступает на реверсивный двигатель РД и приводит в движение его ротор. Вращаясь в ту или иную сторону, в зависимости от знака небаланса, ротор реверсивного двигателя перемещает механически с ним связанные движок реохорда Rp, стрелку и перо по шкале прибора до тех пор, пока измерительный мост не придет в состояние равновесия. Напряжение на входе электронного усилителя ЭУ в этом случае станет равным нулю, электродвигатель РД остановится, а прибор покажет измеряемую температуру.
На точность показаний прибора влияет тщательность подгонки сопротивлений проводов Rл, соединяющих термометр сопротивления с автоматическим равновесным мостом. Для подгонки сопротивлений соединительных проводов до градуировочного значения Rc = 2,5 Ом служат сопротивления Ry величиной по 2,5 Ом каждое. При градуировании приборов сопротивление каждого провода, идущего от термометра до прибора, принято 2,5 ± 0,001 Ом. Если сопротивление каждого провода меньше 2,5Ом, то в соединительную линию последовательно включается добавочное сопротивление, дополняющее сопротивление каждого провода до 2,5 Ом. В производственных условиях термометр сопротивления может находиться на значительном удалении от вторичного прибора.
При колебаниях температуры помещения, в котором прокладываются соединительные провода, величина их сопротивления будет изменяться. Это приведет к дополнительной погрешности в показаниях автоматического равновесного моста. Для практического устранения указанной погрешности применяется трехпроводная схема соединений термометра сопротивления с вторичным прибором, заключающаяся в том, что точка «а» переносится непосредственно к термометру сопротивления, При таком соединении сопротивления одного провода Rл прибавляется к плечу измерительного моста, включающему термометр сопротивления, а сопротивление другого провода Rл прибавляется к соседнему плечу моста с постоянным сопротивлением R1.
