Автоматические мосты и компенсаторы

r_x

 

r₁ r₂

ЭУ

 

r₃ r₄ РД

 

U

Рис. 6.26. Автоматический мост.

 

Автоматическими называют мосты и компенсаторы (потенциометры), у которых процесс уравновешивания автоматизирован. Они применяются в тех случаях, когда необходимо непрерывно индицировать (или регистрировать) измеряемую величину. Автоматические мосты и компенсаторы с дополнительным регулирующим устройством применяются для автоматического регулирования контролируемого технологического параметра. Примером использования автоматических мостов и компенсаторов может служить непрерывное измерение и регулирование температуры с помощью терморезистивных датчиков (мосты) или термопар (потенциометры). На рис. 6.26 приведена схема автоматического моста для измерения температуры или любого другого параметра, влияющего на величину сопротивления резистивного датчика r_x. Два плеча мостовой схемы образованы постоянными резисторами r₃, r₄, а два других плеча - датчиком r_x, резистором r₂ и реохордом r₁. Ползун реохорда через механическую передачу связан с валом реверсивного двигателя РД. Когда мост уравновешен, напряжение в выходной диагонали моста равно нулю и сигнал на входе электронного усилителя ЭУ отсутствует; при этом ротор двигателя неподвижен. Если

 

температура контролируемой среды изменится, изменится величина сопротивления датчика r_x, появится разбаланс моста. Величина и фаза напряжения разбаланса определится величиной r_x. Напряжение разбаланса усиливается по напряжению и по мощности электронным усилителем и вызывает вращение двигателя в направлении, способствующим устранению разбаланса. Движок реохорда r₁ займет новое установившееся положение. Каждому значению температуры будет соответствовать свое положение движка реохорда и связанной с ним стрелки прибора. Шкала указателя градуируется непосредственно в единицах температуры. Мощность двигателя автоматических мостов и потенциометров берется в пределах 10-12 Вт. Порог чувствительности, при котором происходит пуск двигателя, составляет примерно 0,2 % от верхнего значения шкалы.

Классы точности серийных автоматических мостов 1,0 – 1,5, а компенсаторов - до 0,2.

 

Регистрирующие приборы.

 

Регистрирующие приборы используются в тех случаях, когда необходимо не только измерить, но и зафиксировать результаты измерения физической величины в течении определенного промежутка времени. В зависимости от формы показаний регистрирующие приборы делят на самопишущие (результат в форме диаграммы) и печатающие (результат в цифровой форме). При этом запись может производиться непрерывно или дискретно (точечная запись).

В зависимости от структурной схемы различают регистрирующие приборы прямого действия и компенсационные (следящего преобразования).

При исследовании сигналов частотой до 100-200 Гц обычно в качестве регистрирующих приборов используют самописцы. На частотах до нескольких килогерц могут быть применены светолучевые осциллографы. Сигналы более высоких частот могут быть исследованы только с помощью электронно-лучевых осциллографов.

 

Методы регистрации.

 

На практике используются следующие методы регистрации измерительной информации:

1. Путем нанесения слоя вещества на носитель. Этот метод может быть реализован с помощью записи карандашом, чернилами, чернильной пастой под давлением, печатью специальными чернильными красителями. Наиболее часто используется чернильная запись. Ее преимуществом является малое сопротивление регистрирующему органу, высокое качество следа, большая длительность записи без дозарядки - не менее суток. Недостатки чернильной записи: необходимость применения специальных

чернил (глицерин, глюкоза, фенол, краситель), склонность к замерзанию и высыханию чернил, засорение капилляра пера, относительно широкая линия следа (0,5 мм), использование специальной диаграммной бумаги.

2. Путем снятия слоя вещества. При этом методе регистрации в качестве регистрирующего органа используется резец или плавильный стержень, нагретый до высокой температуры. Носителем является специальная бумажная лента, покрытая слоем воска или парафина, или очень тонким слоем напыленного металла. При перемещении регистрирующего органа по носителю тонкий слой покрытия снимается и появляется след в виде линии толщиной 0,1 мм.

3. Путем изменения состояния вещества. Этот метод имеет несколько различных реализаций, отличающихся физическими принципами функционирования. Чаще всего используется способ регистрации световым лучом на светочувствительной бумаге или пленке, например, в светолучевых осциллографах. Для проявления следа носитель подвергается операции фотопроявления. Если использовать ультрафиолетовый луч и специальную фотоленту, можно избежать операции химического проявления.

Существуют приборы, в которых запись производится на обычную бумагу тепловым инфракрасным облучением высокой интенсивности, вызывающим потемнение бумаги. Но качество линии (контрастность, ширина) не высокое.

В магнитографах используется магнитный способ записи электрических сигналов на магнитную ленту или проволоку. В этом случае можно зарегистрировать процессы высокой частоты - до сотен килогерц, ограниченной лишь скоростью протяжки магнитного носителя. Магнитная регистрация не дает видимой регистрации и требует использования специальной считывающей аппаратуры.

Известен и иногда применяется электрохимический способ регистрации на бумаге или ткани, пропитанных специальным электролитическим составом. При прохождении электрического тока возникает электрохимическая реакция, вызывающая появление следа на носителе.

К данному методу относится также электрическая и электроискровая регистрация.

 

Диаграммные носители.

 

В качестве носителей в регистрирующих приборах с чернильной записью, получивших преобладающее применение на практике, используются диаграммные ленты и круговые диаграммы. Существует несколько типов диаграммных лент.

Диаграммные ленты типа ЛR имеют криволинейную систему координат и предназначены для использования в регистрирующих приборах с перемещением регистрирующего органа по дуге окружности.

Отсчет значений величин в таких лентах производится с помощью специальной дуговой масштабной линейки.

Диаграммные ленты ЛПГ и ЛПВ имеют прямоугольную систему ко ординат и используются в приборах с прямолинейным движением регистрирующего органа. Отсчет значений величин производится без масштабной линейки. Ленты ЛПГ применяются при горизонтальном, а ленты ЛПВ - при вертикальном движении пера.

Диаграммные ленты могут быть как с перфорацией по краю ленты, так и без нее. Перфорация предназначена для совмещения диаграммы с ведущим барабаном лентопротяжного механизма, имеющего для этой цели специальные выступы. Ленты без перфорации маркируются дополнительными буквами БП. Ширина поля записи диаграммных лент может быть от 40 до 400 мм.

Круговые диаграммы используются для записи в полярной системе координат. Приборы с круговыми диаграммами не требуют сложного лентопротяжного механизма. Обычно 1 оборот диаграмма совершает за одни сутки. Приборы с круговыми диаграммами широко используются для регистрации технологических процессов на производствах.