8.2.4. Вимірювання опорів

Вимірювання опорів за допомогою потенціометра виконується за схемою, що наведена на рис. 8.6.

Опір R_х, що вимірюється, з'єднується послідовно із зразковою котушкою опору R₀ і в їхньому колі встановлюється струм І. Потенціометром почергово вимірюють спад напруги на R_х і R₀. Отримані при цьому покази потенціометра будуть:

Поділимо N_х на N₀ і отримаємо

Звідки

(8.4)

8.3. Автоматичні потенціометри

На даний час широко застосовуються автоматичні потен­ціометри. Виготовляються вони у більшості випадків із меха­нізмами для запису показів на диску або стрічці, але виконуються Деколи також і у вигляді показуючих приладів, які мають звичайні збільшені далековидні стрілки і шкали.

У більшості випадків автоматичні потенціометри об­ладнуються сигнальними контактами або реостатними давачами, які зображують собою невеликі реохорди з рухомим Контактом, що переміщується одночасно і у відповідності із Змінами показів приладу. Ці реостатні давачі використо­вуються для передачі показів на віддаль або для автоматизації виробничих процесів.

Компенсація вимірюваної напруги в потенціометрі з ручним наведенням досягається за допомогою зміни положення важелів декількох декад вимірювального опору. Автоматизація такого процесу вимірювання становить великі труднощі, тому в авто­матичних потенціометрах застосовується спеціальна вимірюваль­на схема. Ця схема має всі властивості тієї принципової схеми потенціометричного методу, яка була розглянута вище, і поряд з тим дає змогу простіше здійснити повну автоматизацію всього процесу вимірювання, оскільки в цій схемі для компенсації вимірюваної напруги вимагається переміщувати тільки один рухомий елемент.

Принципова схема автоматичного потенціометра, наведена на рис. 8.7, звідки бачимо, що схема в цілому у багатьох деталях майже співпадає зі схемою одинарного моста для вимірювання опорів; потенціометри, які мають подібну схему, називаються потен­ціометрами з мостовою схемою.

Основними частинами схеми є опори R₁, R₂, R₃, R₄ і R₅, що з'єднані у вигляді моста, який живиться від батареї Б через регульований опір R_р . Опори підібрані так, що R₂ =R₄, R_{1 =} R₃ + R_{5 .}Неважко помітити, що при виконанні цієї умови різниця потен­ціалів між точками с і d завжди буде залишатися рівною нулю.

Опір R₅ виконаний у вигляді реохорда, по якому пере­мішується за допомогою двигуна D щітка f. Із щіткою f механічно з'єднані стрілка-вказівник і записуючий пристрій приладу. Різниця потенціалів U_fd між контактом f і точкою d буде U_fd = І_cr, де r— опір реохорда на ділянці між точками с і f.

Переміщування контакту f дає змогу отримати між точками f і d напругу, яка плавно регулюється від нуля до верхньої межі вимірювання потенціометра U_макс = I_сR₅. Виміряна напруга U_x, наприклад від термопари Т, підводиться до потенціометра і далі через комутатор К і спеціальний пристрій ВП прикладається до точок f-d. Пристрій ВП є вібраційним перетворювачем постійного струму у змінну синусоподібну напругу частотою 50 Гц. При нерівності напруги U_x і різниці потенціалів між точками f і d в колі вібраційного перетворювача ВП виникає струм, що перетво­рюється механізмом ВП у змінну напругу, яка далі передається на вхід електронного підсилювача У. На виході підсилювача включений реверсивний двигун Д, який здійснює переміщення щітки f в такому напрямі, щоб отримати компенсацію вимірюваної напруги спадом напруги між точками с і f.

Напруга U_fd, при заданому незмінному значенні струму І_c, про­порційна опору r, тому шкала, по якій переміщується вказівник, з'єднана зі щіткою f, може бути проградуйована в одиницях напруги (вольтах, мілівольтах) або в одиницях тієї чи іншої вимі­рюваної величини, якщо потенціометр використовується для вимірювання неелектричних величин, наприклад температури із застосуванням термопар.

Покази потенціометра, проградуйованого таким чином, будуть залишатися правильними, звичайно ж, тільки за умови, що струм І_c зберігає незмінне значення. За незмінності струму І_c буде залишатись незмінним і струм І_d, оскільки кола цих двох струмів включені паралельно на одну і ту ж напругу між точками а-в. З цієї ж причини можна замість струму І_c контролювати струм І_d.

Для контролю незмінності струму І_d комутатор К час від часу вручну, за допомогою спеціальної кнопки, переводять з нормаль­ного положення 1 в положення 2. Одночасно з цим, вал двигуна Д від'єднується від приводу до щітки f і до вказівника приладу, і вводиться в зачеплення з приводом (не показаним на рисунку) до щітки реостата R_p . Якщо струм І_d зберігає нормальне значення, то спад напруги I_d R₄ буде дорівнювати Е_H і двигун Д залишиться нерухомим. При віддаленні від нормального значення спад напруги I_d R₄ не буде компенсований ЕРС нормального елементу, і різниця їх створить струм у колі ВП, в результаті чого двигун Д почне переміщувати щітку реостата R_p до відновлення нормальних значень струмів в плечах моста.

Схему і конструкцію автоматичного потенціометра можна суттєво спростити, якщо батарею Б (див. рис. 8.7) замінити добре стабілізованим випрямлячем. У цьому випадку нормальний елемент буде зайвим і відпадає необхідність контролю незмінності струмів у мості. Успіхи електронної і напівпровідникової техніки дають можливість вирішити це завдання, і в даний час вже налагоджене виробництво автоматичних потенціометрів без нормальних елементів.