Раздел 2. Расчёт цепей предварительного преобразования

2.1. Анализ последовательных измерительных цепей

Неэлектрическую величину можно контролировать по току или по напряжению. В зависимости от этого в качестве внешнего источника питания используется источник напряжения или источник тока. У параметрического преобразователя при контроле по току чувствительность зависит от отношения сопротивления измерительного механизма к сопротивлению преобразователя и максимальна при При контроле по напряжению чувствительность не зависит от и является постоянной.

Найдём отношение сопротивлений:

;

;

, что намного больше , а значит, чувствительность при контроле по току будет мала. Поэтому будем вести контроль неэлектрической величины по напряжению с применением источника тока.

Рис. 9. Последовательная измерительная цепь с источником тока

Функция преобразования такой цепи линейная, следовательно, диапазон измерения широкий(перенесено в конец, туда, где находим чувствительность и погрешность цепи).

Мощность преобразователя можно найти по формуле: , отсюда находим допустимый ток цепи (то есть ток источника тока):

Полученное значение округляется в меньшую сторону в 1,25…1,5 раза, чтобы исключить случайное превышение допустимой мощности и перегрев преобразователя:

Выбираем удобное значение:

Мощность, потребляемая цепью:

Мощность источника тока принимается в 1,5…2 раза больше мощности, потребляемой цепью:

Выбираем мощность источника тока 0,025 Вт.

Погрешность преобразования цепи находится по формуле:

где – погрешность источника тока, примем её равной погрешности преобразователя, чтобы её влияние на результат было таким же, как и погрешности преобразователя:

Тогда:

суммируем составляющие геометрически:

Найдём минимально и максимально возможные значения выходного напряжения цепи.

Напряжение выхода минимально при минимальном сопротивлении преобразователя. Минимальное сопротивление преобразователя – это разность его номинального сопротивления и максимально возможного изменения сопротивления в зависимости от изменения неэлектрической величины.

Максимально возможное изменение сопротивления – это произведение чувствительности измерительного преобразователя к изменению неэлектрической величины и допустимого разброса этой величины:

ΔR

Минимальное сопротивление преобразователя:

Минимальное значение выходного напряжения цепи:

Напряжение выхода максимально при максимальном сопротивлении преобразователя. Максимальное сопротивление преобразователя – это сумма его номинального сопротивления и максимально возможного изменения сопротивления:

Максимальное значение выходного напряжения цепи:

Верхний предел измерения измерительного механизма по напряжению , число делений шкалы Следовательно, цена деления равна:

.

Минимальное показание прибора:

.

Максимальное показание прибора:

.

Примерное положение стрелки при минимальном и максимальном значениях измеряемой величины показано на рисунке 10.

Рис. 10. Примерное положение стрелки шкалы прибора при минимальном и максимальном значениях измеряемой величины при использовании последовательной измерительной цепи

Видно, что стрелка находится в левой части шкалы, что плохо сказывается на точности измерений, как и то, что задействуется очень небольшой участок шкалы – 11 делений из 150.

Функция преобразования последовательной цепи линейная, что не ограничивает рабочий диапазон.

Найдём погрешность и чувствительность устройства при применении последовательной измерительной цепи.

Погрешность устройства – это сумма погрешностей цепи предварительного преобразования и измерительного механизма:

суммируем составляющие геометрически:

Найдём погрешность измерительного механизма.

При минимальном показании прибора:

При максимальном показании прибора:

Для расчёта погрешности устройства используем максимально возможную погрешность измерительного механизма.

Погрешность устройства:

что превышает требуемую погрешность, равную 1,5 % (у всех разная!!!).

Чувствительность устройства – это отношение числа используемых делений к интервалу изменения сопротивления преобразователя:

Погрешность устройства большая, а чувствительность маленькая, значит, цепь последовательного преобразования не подходит.