По какому прибору и как можно установить что мост уравновешен

Уравновешенные мосты.

Уравновешенные мосты применяются в качестве вторичных приборов, работающих в комплекте с первичными преобразователями – электрическими термометрами сопротивления (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Трехпроводная схема включения термометра

сопротивления в измерительный мост

Мост состоит из двух постоянных резисторов R₁ и R₃ и регулируемого R₂. В плечо bd включено измеряемое сопротивление R_t. На рис. 1.2 изображена так называемая схема подключения термометра, когда сопротивление одного провода R_пр последовательно соединено с регулируемым сопротивлением R₂, а второго – с сопротивлением термометра R_t.

В диагональ питания cd включается источник питания, а в измерительную диагональ ab включается нуль–индикатор.

Мост называется уравновешенным, если в момент измерения ток I₀ в измерительной диагонали равен нулю. В соответствии с первым законом Кирхгофа токи в соответствующих плечах равны: I₁ = I₂ и I₃ = I_t. Тогда согласно второму закону Кирхгофа падение напряжения на сопротивлениях R_t и R₃ одинаково:

Падение напряжения на сопротивлениях плеч ad и bd также одинаково:

Разделив равенство (1.8) на равенство (1.9), получим:

(1.10)

Для измерения сопротивления термометра R_t необходимо с помощью регулируемого сопротивления R₂ уравновесить мост, установив стрелку нуль индикатора на нулевую отметку. Тогда искомое сопротивление R_t определяется по величине сопротивления R₂. Сопротивление соединительных проводов, которое может изменяться с изменением температуры окружающей среды, не оказывает влияния на результат измерения.

В автоматических уравновешенных мостах подвижный контакт регулируемого сопротивления – реохорда располагают в измерительной диагонали так, что регулируемое сопротивление оказывается размещенным в двух плечах. При этом переходное сопротивление контакта из–за отсутствия тока в момент уравновешивания не сказывается на результатах измерения (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема автоматического уравновешенного моста

Регулируемое сопротивление содержит три параллельно соединенных резистора: R_p – собственно реохорд, движок которого перемещается с помощью реверсивного двигателя для установления состояния равновесия; R_ш – шунт реохорда; R_п – резистор для подгонки заданного значения параллельного соединения сопротивления реохордной группы; R₁, R₂, R₃ – резисторы мостовой схемы; R_д – добавочный резистор для подгонки тока; R_б – резистор балластный в цепи питания для ограничения тока; R_t – термометр сопротивления; R_л – резисторы для подгонки сопротивлений соединительной линии.

При изменении температуры в объекте изменяется сопротивление термометра R_t и мост выходит из равновесия. В измерительной диагонали моста появляется напряжение U_ab, которое подается на вход электронного усилителя, являющегося нуль–индикатором. В зависимости от знака небаланса выходной вал реверсивного двигателя переместит движок реохорда до состояния равновесия моста, когда U_ab = 0. Вместе с движком реохорда перемещается стрелка, указывающая значение измеряемой температуры. Шкалы автоматических мостов градуируют в градусах Международной практической шкалы с учетом градуировки термометра сопротивления. Последняя обязательно указывается на шкале прибора.

Выпускаются мосты одноточечные и многоточечные с записью на дисковой или ленточной диаграмме; классы точности автоматических мостов равны 0,25; 0,5 и 1,0. В автоматические мосты встраиваются электрические и пневматические регулирующие устройства и преобразователи [3].

При измерении температуры электрическими термометрами сопротивления основными источниками погрешностей измерения являются :

1. Отклонение градуировочной характеристики термометра сопротивления от стандартной градуировочной таблицы, что неизбежно при изготовлении термометра сопротивления.

2. Изменение сопротивления проводящих проводов с изменением температуры окружающей среды, даже при трехпроводной схеме подключения [2].

3. Основная погрешность и вариация прибора.

4. Отклонение температуры прибора от нормальной.

Источник

Автоматический уравновешенный мост. Назначение основных элементов схемы. Принцип работы прибора

В автоматических электронных уравновешен­ный мостах движок реохорда перемещается не вручную, а автоматически (рис. 14). Измерительная схема таких мостов питается как постоянным, так и переменным током. В автоматических мостах переменного тока решающее значение имеют активные сопротивления, поэтому выведенные выше соотношения для мостов постоянного тока сохраняются и для автоматических мостов переменного тока. Последние имеют ряд преимуществ перед мостами постоянного тока: измерительная схема питается от одной из обмоток силового трансформатора электронного усилителя, т. е. не требуется дополнительного источника питания (сухого элемента) и отпадает необходимость в применении вибрационного преобразователя. [1].

Существуют различные модификации автоматических уравновешенных мостов, однако принцип их работы одинаков. В качестве примера здесь рассматривается принципиальная схема электронного автоматического уравновешенного моста на переменном токе (рис. 14). Постоянные сопротивления R₁, R₂, R₃ и R₄ измерительной схемы выполнены из манганина, а рео­хорд R_p — из манганина или специального сплава. Измеритель­ная схема питается переменным током напряжения 6,3 В.

Напряжение разбаланса на вершинах моста а и Ь подается на вход электронного усилителя. В нем оно усиливается до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного электродвигателя РД. Этот двигатель, вращаясь в ту или другую сторону (в зависимости от знака разбаланса), через систему пере­дач перемещает движок реохорда, уравновешивая измерительную схему моста, а также перемещает показывающую стрелку. Если мост находится в равновесии, то реверсивный двигатель не вра­щается, так как напряжение на вход электронного усилителя не подается.

Серийно изготовляемые электронные автоматические уравно­вешенные мосты могут быть использованы и при измерении темпе­ратуры полупроводниковыми термосопротивлениями. В связи с большой разницей в характеристиках металлических термоме­тров сопротивления и полупроводниковых термосопротивлений измерительную схему моста следует рассчитать.

Источник

8. Мостовые схемы

ЭКСПЕРИМЕНТ 8 Мостовые схемы

После проведения данного эксперимента Вы сможете распознавать, собирать и уравновешивать мостовую схему.

* Источник постоянного напряжения

* Один потенциометр 10 кОм * Резисторы — 1/4 Вт, 5%:

один резистор 4, 7 кОм,

один резистор 12 кОм,

один резистор 18 кОм,

один резистор 100 кОм.

Мостовая схема — это специальное соединение элементов, которое формирует выходное напряжение, сбалансированное относительно массы. Эта схема широко используется в измерительных приборах и во множестве промышленных схем, предназначенных для контроля.

Основная мостовая схема показана на рисунке 8-1А. Схема представлена в типичной ромбовидной конфигурации, чтобы ясно распознавать ее в качестве мостовой схемы. При более детальном рассмотрении Вы можете видеть, что мостовая схема — это по существу два делителя напряжения, параллельно подключенные к источнику питания. Это четко можно видеть по мостовой схеме, представленной в виде, показанном на рисунке 8-1 Б. Заметьте, что выходной сигнал снимается между двумя выходами делителей напряжения (точки А и В).

Обычно выходное напряжение делителя напряжения снимается с точки соединения двух резисторов относительно массы. В мостовой схеме выходное напряжение снимается между двумя выходами делителей напряжения, а не относительно массы. Такой тип выхода называется дифференциальным (или симметричным) выходом.

Основное нейтральное состояние в мостовой схеме называется равновесием моста. Уравновешенный мост — это такой мост, выходное напряжение которого равно нулю. Такое состояние имеет место в том случае, когда выходное напряжение одного делителя напряжения равно выходному напряжению другого делителя напряжения, относительно массы. Если ввести в мостовую схему один или больше резистивных элементов с варьируемым сопротивлением, можно легко привести мост к такому уравновешенному состоянию. Равновесие моста имеет место в том случае, если сопротивления моста связаны следующим соотношением:

Иными словами, если отношения резисторов в делителях напряжения одинаковы, мост уравновешен, и выходное напряжение равно нулю.

Мост не уравновешен, если выходное напряжение одного делителя напряжения выше или ниже выходного напряжения другого делителя напряжения. Например, если на рисунке 8-1 напряжение в точке А больше, чем напряжение в точке В,

точка А будет иметь больший положительный потенциал, чем точка В. Если возникнет такое состояние, через нагрузку потечет ток от А к В.

Если же мост нс уравновешен в другом направлении, и напряжение в точке В выше напряжения и точке А, произойдет противоположное, то есть, ток потечет через нагрузку от точки В к точке А.

В данной работе Вы соберете мостовую схему и поэкспериментируете с ней. В одном из плечей моста будет использоваться потенциометр для обеспечения различных только что описанных состояний.

1. Обратитесь к схеме на рисунке 8-2. Значения сопротивлений R1, R2 и R3, заданы. R4 —это потенциометр, подключенный в качестве переменного резистора, который может подстраиваться на любое значение между 0 и 10кОм. Используются только два из трех выводов потенциометра — центральный подвижный и один неподвижный вывод. Используя формулу, приведенную для уравновешенного моста, рассчитайте сопротивление, на которое должен быть установлен потенциометр R4, чтобы уравновесить мост. Для этого преобразуйте формулу, чтобы вычислить R4, и запишите полученное значение.

2. Соберите схему, показанную на рисунке 8-2. Установите резистор R4 на середину его диапазона в качестве начальной позиции.

3. Включите Ваш мультиметр между точками А и В для измерения напряжения. Вы должны сосчитать на индикаторе некоторое значение напряжения. Установите на мультиметре переключатель пределов измерения в позицию для максимальной разрешающей способности.

4. Теперь регулируйте потенциометр R4 до тех пор, пока напряжение между точками А и В не станет

равным нулю. Когда Вы получите нулевое показание, переключите мультиметр на следующий более низкий предел измерения. Вы можете заметить некоторое остаточное напряжение. В данном случае продолжайте точную настройку потенциометром, пока не получите нулевого показания. Это будет уравновешенное состояние моста.

5. При уравновешенном состоянии моста измерьте напряжение в точке А по отношению к массе (в качестве которой служит отрицательный вывод источника питания) и в точке В по отношению к массе. Запишите полученные значения.

6. Удалите потенциометр R4 из макетной панели. Делайте это осторожно, чтобы не нарушить настройку. После того, как Вы удалите потенциометр, измерьте его сопротивление между двумя выводами, которые Вы присоединяли к мостовой схеме. Запишите полученное значение сопротивления. R4 = ____ Ом

7. Сравните ваши расчетное и измеренное значения R4 для уравновешенного моста.

8. Снова включите потенциометр в мостовую схему. При этом Вы должны вставить выводы потенциометра в те же самые отверстия. Выполните измерение напряжения между точками А и В, чтобы убедиться в том, что оно все еще равно нулю. Если это не так, перенастройте R4 таким образом, чтобы обеспечить уравновешенное состояние моста.

9. Непрерывно контролируя напряжение между точками А и В, перемещайте движок потенциометра как в направлении по часовой стрелке, так и против часовой стрелки, из положения, при котором мост уравновешен. Замечайте амплитуду и полярность напряжения во время варьирования. Запишите амплитуду и полярность напряжения в положениях максимального выведения подвижного контакта резистора R4 в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки. Выходное напряжение = _______ В

(макс. против часовой стрелки) Выходное напряжение =_____ В

(макс. по часовой стрелке) 10. Размонтируйте схему.

1. Когда мост уравновешен, выходное напряжение:

а) равно напряжению источника питания,

в) имеет бесконечную величину,

2. Мостовая схема составлена из двух более простых схем следующего типа:

а) делители напряжения,

б) последовательные схемы,

в) параллельные схемы,

3. В мостовой схеме на рисунке 8-1 напряжение между точкой А и массой равно +7,5 В. Напряжение между точкой В и массой равно +4,6 В, В каком направлении будет протекать ток в нагрузке?

в) ток протекать не будет.

4. В мостовой схеме на рисунке 8-1 сопротивление R1 неизвестно, R2, = 1 кОм, R3 = 3 кОм, R4 = 8 кОм. Каким должно быть сопротивление R1 для равновесия моста?

5. Один выходной контакт моста соединен с массой:

Источник

Уравновешенные мосты

Мосты подразделяют на неавтоматические и автоматические. В них используется нулевой метод измерения. С помощью неавтоматических мостов, используемых в лабораторных условиях, измеряют сопротивление от 0,5 до 10 7 Ом, в частности производят градуировку термопреобразователей сопротивления и измеряют температуру.

Разделив два последних равенства друг на друга, с учетом равенства соответствующих токов получаем выражение (14.94) /8/

(14.94)

Полученное выражение, выведенное из условия I_НИ = 0, предопределяет условие равновесия моста: чтобы мост находился в равновесии, необходимо соблюсти равенство произведений сопротивлений противоположных его плеч. Это достигается путем регулирования сопротивления резистора R₃ до тех пор, пока нуль-индикатор не покажет нуль.

Рисунок 14.144- Схема уравновешенного моста

Таким образом, при равновесии моста имеетместо равенство (14.95) /8/

(14.95)

(14.96)

Откуда следует выражение (14.97) /8/

(14.97)

Если сделать мост симметричным (R₁ = R₂), то будем иметь R_t = R₃. т. е. результат измерения R_t в этом случае не зависит от сопротивления соединительных проводов R_BH.

Недостатком уравновешенных мостов, собранных по указанным схемам (рисунки 14.144 и 14.145), является неопределенность в измерении, которую вносит переходное сопротивление контакта в регулируемом плече R₃. Для устранения этого недостатка подвижный контакт располагают в измерительной диагонали, при этом регулируемое сопротивление оказывается размещенным в двух плечах. Таким образом, при уравновешивании моста путем перемещения контакта изменяется сопротивление сразу обоих плеч, а переходное сопротивление контакта, располагаемое теперь в измерительной диагонали, из-за отсутствия тока в момент уравновешивания не сказывается на результате измерения.

Достоинством уравновешенных мостов является независимость их от напряжения питания, минимально допустимое значение которого определяется чувствительностью нуль-индикатора.

Автоматический уравновешенный мост, собранный по схеме с переменным сопротивлением плеч и трехпроводным соединением термопреобразователя сопротивления с мостом, показан на рисунок 14.146.

Переменное сопротивление здесь содержит три параллельно соединенных резистора: R_P—собственно реохорд, выполняющий измерительные функции; R_Ш—шунт реохорда; R_П—резистор для подгонки заданного значения параллельного соединения сопротивлений всей реохордной группы; R_ПР, R₁, R₂, R₃ — резисторы мостовой схемы; R_Д—добавочный резистор для подгонки тока из условия минимального самонагрева термопреобразователя сопротивления; R_б — резистор балластный в цепи питания для ограничения тока; R_t — термопреобразователь сопротивления; R_Л — резистор для подготовки сопротивления соединительной линии; т — положение движка реохорда правее точки d в долях от R_ПР; n — положение движка реохорда левее точки d в долях от R_ПР.

Для получения линейной зависимости положения движка реохорда от изменения сопротивления резистора R_t последний включается в плечо, прилежащее к реохорду.

В качестве нуль-индикатора НИ в автоматических мостах используется электронный усилитель ЭУ. Автоматические мосты питаются как переменным, так и постоянным током. В последнем случае на входе ЭУ устанавливается модулятор, подобно тому, как это делается в автоматических потенциометрах. При изменении температуры изменяется сопротивление R_t и мост выходит из равновесия, т. е. в измерительной диагонали cd появляется напряжение дебаланса , которое усиливается усилителем ЭУ до значений, достаточных для вращения ротора реверсивного двигателя КД в соответствующую сторону, в зависимости от знака дебаланса. Вал РД, связанный с движком реохорда, перемещает его до тех пор, пока дебаланс не станет равным нулю. Одновременно с движком перемещается каретка с пером и стрелкой, указывающей по шкале положение т движка или, что то же, значение измеряемой температуры. При изменении температуры от минимального до максимального значения движок перемещается из одного крайнего положения в другое (для схемы, показанной на рисунке 15.6.4, соответственно справа налево). Пусть при температуре, соответствующей начальному значению шкалы прибора, измеряемое сопротивление R_t равно R_tнач, а при изменении температуры Условия равновесия для двух этих случаев представляются в виде равенства (14.98) и (14.99) /8/

, (14.98)

(14.99)

Вычитая из второго равенства первое и решая относительно т, получим (14.100) /8/

(14.100)

Отсюда видно, что т — линейная функция . Кроме того, из последнего выражения следует, что, несмотря на трехпроводную схему соединения термопреобразователя сопротивления с мостом, показания последнего зависят от изменения сопротивления соединительных проводов. Однако эта зависимость, как показывают расчеты из различных источников, незначительна и при изменении температуры окружающей среды до t=40 °С изменение сопротивления проводов R_Л приводит к изменению показаний прибора в пределах (0,05— Ч) % от нормирующего значения измеряемой величины для различных диапазонов измерения. Полностью отсутствует влияние сопротивления соединительных проводов при симметричном мосте, т. е. когда . Так как это условие может быть реализовано лишь при одной измеряемой температуре, то обычно его выполняют для температуры t_сред, соответствующей середине диапазона шкалы. При этом /8/.

Назначение, устройство и принцип работы основных узлов автоматического моста — модулятора (при питании моста постоянным током), электронного усилителя, реверсивного двигателя, реохорда, записывающего устройства, привода диаграммы, переключателя (в многоточечных приборах) — такие же, как и в автоматических потенциометрах.

Выпускаемые в настоящее время автоматические мосты отличаются друг от друга назначением, конструкцией, размерами, точностью измерения и другими техническими характеристиками, например мосты одноточечные и многоточечные, самопишущие и показывающие с ленточной, а также с дисковой диаграммой: полногабаритные, малогабаритные и миниатюрные с шириной диаграммной ленты соответственно 250, 160 и 100 мм. Классы точности автоматических мостов равны 0,25; 0,5 и 1, а время пробега стрелки всей шкалы 1; 2,5 и 10 с. В автоматические мосты встраиваются электрические и пневматические регулирующие устройства, а также устройства сигнализации; для дистанционной передачи показаний — преобразователи пневматические, токовые, частотные и др.

Дата добавления: 2015-01-13 ; просмотров: 10767 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Уравновешенный мост

Уравновешенный мост основан, также как и потенциометр, на нулевом методе измерения, поэтому обеспечивает достаточно высокую точность. [17]

Уравновешенный мост отличается от неуравновешенного тем, что в плечо с термометром сопротивления включено переменное сопротивление. Изменяя величину этого сопротивления, можно компенсировать изменение сопротивления Rt и уравновесить мост при изменении температуры. Переменное сопротивление чаще всего выполняется в виде реохорда. [19]

Уравновешенный мост применяется в пропорциональных ( статических) регуляторах. [20]

Уравновешенные мосты подразделяются на лабораторные неавтоматические и производственные автоматические. [22]

Уравновешенные мосты могут быть как постоянного, так и переменного тока. [23]

Уравновешенные мосты изготовляются в корпусе, приспособленном для выступающего или утопленного щитового монтажа. Длина рабочей части шкалы показывающих и самопишущих электромеханических уравновешивающих мостов составляет 300 мм. [24]

Уравновешенные мосты изготовляются в корпусе, приспособленном для утопленного монтажа. [25]

Уравновешенные мосты изготовляются в корпусе, приспособленном для выступающего или утопленного щитового монтажа. [26]

Уравновешенные мосты требуют ручной или автоматической балансировки, в то время как неуравновешенные мосты не требуют регулировки при каждом измерении. Поэтому неуравновешенные мосты проще, их чаще используют для электрических измерений неэлектрических величин. [27]

Уравновешенные мосты и лого-метры наиболее распространены, в связи с чем и рассмотрим их принцип действия и конструкцию. [29]

Уравновешенные мосты требуют ручной или автоматической балансировки, в то время как неуравновешенные мосты не требуют регулировки при каждом измерении. Поэтому неуравновешенные мосты проще, их чаще используют для электрических измерений неэлектрических величин. [30]

Источник