Metode perbandingan dengan ukuran

Dalam teknologi pengukuran, suatu metode sering digunakan untuk meningkatkan akurasi, yang didasarkan pada perbandingan nilai besaran yang diukur dengan nilai besaran yang direproduksi oleh alat ukur khusus. Dalam hal ini, sinyal (diferensial) yang berbeda diukur, dan karena pengukuran biasanya memiliki kesalahan kecil, akurasi pengukuran yang tinggi dipastikan.

Metode ini merupakan dasar pengoperasian jembatan pengukur dan potensiometer.

Biasanya, nilai yang direproduksi oleh ukuran disesuaikan, dan dalam proses pengukuran nilainya ditetapkan persis sama dengan nilai nilai yang diukur.

Saat mengukur jembatan, resistansi digunakan sebagai ukuran - rheochord, dengan bantuan resistansi transduser termal diseimbangkan, yang berubah ketika suhu objek berubah.

Sumber tegangan yang stabil dengan keluaran yang diatur biasanya digunakan dalam mengukur potensiometer. Selama pengukuran, dengan menggunakan tegangan dari sumber seperti itu, EMF yang dihasilkan oleh sensor dikompensasi. Dalam hal ini, metode pengukuran ini disebut kompensasi.

Dalam kedua kasus, tugas perangkat (perangkat) berikut hanya untuk mencatat fakta persamaan nilai terukur dan ukuran, oleh karena itu persyaratan untuk keduanya berkurang secara signifikan.

Penentuan suhu dengan mengukur jembatan

Sebagai contoh, pertimbangkan prinsip pengoperasian jembatan pengukur dalam mode manual.

Gambar 1a menunjukkan rangkaian jembatan untuk mengukur suhu Θ suatu objek tertentu untuk mengontrol OR (atau mengukur OI). Dasar dari rangkaian semacam itu adalah rangkaian tertutup dari empat resistor RTC, Rp, Rl, R2, membentuk apa yang disebut lengan jembatan. Titik sambungan resistor ini disebut simpul (a, b, c, d), dan garis yang menghubungkan simpul berlawanan (a-b, c-d) disebut diagonal jembatan. Salah satu diagonal (c-d, Gbr. 1.a) disuplai dengan tegangan suplai, yang lain (a-b) mengukur atau keluaran. Sirkuit semacam itu disebut jembatan, yang memberi nama pada seluruh alat pengukur.

Resistor RTC adalah transduser pengukuran suhu primer (termistor) yang terletak di dekat objek pengukuran (sering di dalamnya) dan terhubung ke sirkuit pengukuran menggunakan kabel hingga beberapa meter.

Persyaratan utama untuk konverter termal semacam itu adalah ketergantungan linier RTC resistansi aktifnya pada suhu dalam rentang pengukuran yang diperlukan:

di mana R0 adalah resistansi nominal konverter termal pada suhu Θ0 (biasanya Θ0 = 20 ° C):

α — koefisien suhu tergantung pada bahan konverter termal.

Termistor logam yang paling umum digunakan TCM (tembaga) dan TSP (platinum), terkadang disebut termistor logam (MTP).

Resistor variabel Rp adalah rheochord (pengukuran) presisi tinggi yang dibahas di atas dan berfungsi untuk menyeimbangkan RTC variabel. Resistor R1 dan R2 melengkapi rangkaian jembatan. Dalam hal persamaan resistansi mereka R1 = R2, rangkaian jembatan disebut simetris.

Selain itu, Gambar. 1.a menunjukkan perangkat nol (NP) untuk memperbaiki keseimbangan jembatan dan panah dengan skala dalam derajat Celcius.

Beras. 1. Pengukuran suhu dengan mengukur jembatan: a) dalam mode manual; b) dalam mode otomatis

Diketahui dari teknik kelistrikan bahwa kondisi keseimbangan (equilibrium) jembatan terwujud ketika hasil kali resistansi lengan-lengan jembatan yang berlawanan sama, yaitu dengan mempertimbangkan resistansi kabel yang menghubungkan sensor:

di mana Rp = Rp1 + Rp2 adalah jumlah hambatan kawat; atau untuk jembatan simetris (R1 = R2)

Dalam hal ini, tidak ada tegangan pada diagonal pengukur dan perangkat nol menunjukkan nol.

Ketika suhu Θ objek berubah, resistansi sensor RTC berubah, keseimbangan terganggu, dan harus dipulihkan dengan menggerakkan penggeser kabel geser.

Dalam hal ini, bersama dengan penggeser, panah akan bergerak di sepanjang skala (garis putus-putus pada Gambar 1.a menunjukkan hubungan mekanis antara penggeser dan panah).

Pembacaan dilakukan hanya pada saat kesetimbangan, itulah sebabnya sirkuit dan perangkat semacam itu sering disebut jembatan pengukur seimbang.

Kerugian utama dari rangkaian pengukur yang ditunjukkan pada gambar. 1.a, apakah adanya kesalahan yang disebabkan oleh resistansi kabel Rp, yang dapat bervariasi tergantung pada suhu sekitar.

Kesalahan ini dapat dihilangkan dengan menggunakan metode tiga kabel untuk menghubungkan sensor (lihat Gambar 1.b).

Esensinya terletak pada kenyataan bahwa dengan bantuan kabel ketiga, «c» atas dari suplai diagonal dipindahkan langsung ke resistansi termal, dan dua kabel yang tersisa Rп1 dan Rп2 berada di lengan berdekatan yang berbeda, mis. keadaan keseimbangan jembatan simetris ditransformasikan sebagai berikut:

Jadi, untuk menghilangkan kesalahan sepenuhnya, cukup menggunakan kabel yang sama (Rp1 = Rp2) saat menghubungkan sensor ke rangkaian jembatan.

Sistem kontrol suhu otomatis

Untuk mengimplementasikan mode pengukuran otomatis (Gbr. 1b), cukup menghubungkan penguat peka fase (U) dan motor reversibel (RD) dengan kotak roda gigi ke diagonal pengukur alih-alih perangkat nol.

Bergantung pada sifat perubahan suhu objek, taxiway akan menggerakkan penggeser RP ke satu arah atau lainnya hingga tercapai keseimbangan. Tegangan pada diagonal a-b akan hilang dan motor akan berhenti.

Selain itu, mesin akan menggerakkan penunjuk indikator dan perekam (PU) jika perlu merekam pembacaan pada grafik strip (DL). Bilah grafis digerakkan dengan kecepatan konstan oleh motor sinkron (SM).

Dari sudut pandang teori kontrol otomatis, instalasi pengukur ini adalah sistem kontrol suhu otomatis (SAK) dan termasuk dalam kelas sistem servo dengan umpan balik negatif.

Fungsi umpan balik dilakukan dengan menghubungkan secara mekanis poros motor RD ke catatan Rp. Set point adalah termokopel TC. Dalam hal ini, rangkaian jembatan melakukan dua fungsi:

1. membandingkan perangkat

2.konverter (ΔR ke ΔU).

Tegangan ΔU adalah sinyal kesalahan

Motor pembalik adalah elemen eksekutif, dan nilai keluarannya adalah pergerakan 1 panah (atau unit perekam), karena tujuan dari setiap SAC adalah untuk memberikan informasi tentang nilai yang dikontrol dalam bentuk yang sesuai untuk persepsi manusia.

Sirkuit sebenarnya dari jembatan pengukur KSM4 (Gbr. 2) sedikit lebih rumit daripada yang ditunjukkan pada Gambar. 1.b.

Resistor R1 adalah rechord - kawat dengan tahanan listrik tinggi yang dililitkan pada kawat berinsulasi. Motor bergerak meluncur pada kawat geser dan melintasi bus tembaga yang sejajar dengan kawat geser.

Untuk mengurangi pengaruh resistansi kontak transien motor pada keakuratan pengukuran, dua bagian kawat geser, yang terpisah dari motor, dimasukkan ke lengan jembatan yang berbeda.

Tujuan dari resistor yang tersisa:

• R2, R5, R6 — manuver, untuk mengubah batas pengukuran atau rentang skala,

• R3, R4 — untuk menyetel (memilih) suhu di awal skala,

• R7, R9, P10 — lengkapi sirkuit jembatan;

• R15 — untuk menyesuaikan persamaan resistansi kabel Rп pada lengan jembatan yang berbeda,

• R8 — untuk membatasi arus thermistor;

• R60 — untuk membatasi arus input amplifier.

Semua resistor terbuat dari kawat manganin.

Jembatan ini ditenagai oleh tegangan bolak-balik (6,3 V) dari belitan khusus trafo listrik.

Amplifier (U) — AC peka fase.

Motor reversibel eksekutif (RD) adalah motor induksi dua fase dengan gearbox bawaan.

Beras. 2. Skema perangkat KSM4 dalam mode pengukuran suhu saluran tunggal.