4.2 Сурет – Қорабы жоқ потенциометрдің сыртқы түрі

Орама үшін диаметрі кіші сым қолданылады (константан, платина, алтын ерітіндісі), себебі диаметр аз болған сайын, статикалық сипаттаманың баспалдақтығы аз болады. (4.3 сурет).

4.3 Сурет – Потенциометрдің шығыс кернеуінің қозғалтқыштың орын ауысуына тәуелділігі

Потенциометрдің қателігі, қозғалтқыш бір орамнан екіншіге өтуі кезінде, ΔR кедергісінің секірмелі өзгерісіне негізделген. Егер турлендірудің номиналдық функциясы ретінде «баспалдақтар» ортасынан өтетін функцияны алсақ, онда дискреттілікпен түсіндірілетін келтірілген қателіктің максималдық мәні

δ_R = ±ΔR/(2R), (4.2)

мұндағы R – түрлендіргіштің толық кедергісі.

4.2 Жұмысты орындау тәртібі

1). LabVIEW бағдарламасын қосып, (Компенсационный метод.vi) файлын ашыңыз, сұлбаның (4.4 сурет).моделі шығуы керек.

4.4 Сурет – Компенсатор моделінің беткі пердесі

Сұлбада гальванометр шкаласы келтірілген; екі жағдайы бар «грубо» (сол жақта) және «точно» (оң жақта) ауыстырып қосқыш; үлгілі кернеу реттегіші; R₁ және R₂ кедергілерінің мәндерін енгізу бөлігі; «STOP» тетігі. «STOP» тетігі виртуалдық құралды ажырату үшін қажет.

2). Потенциометр кедергісі R = 1кОм. Келесі мәндерді енгізіңіз: R₁ = 500 Ом және R₂ = 500 Ом (к = 0,5); U₀ = 5B және U_x = 4В.

3). Ауыстырып қосқышты «грубо» жағдайына қойып потенциометрдің кедергісін (R_x – кедергілер дүкені) өзгерте отырып гальванометрдің көрсеткішін нөлге теңестіру керек. Одан кейін ауыстырып қосқышты «точно» жағдайына қойып әрекеттерді қайталау қажет.

Егер тепе-теңдік орнаса «Верно» шамы жанады.

4.2.1 Тапсырма

Формула (4.1) бойынша R = 1кОм потенциометр кедергісінің келтірілген қателігі δ_R = ±0,01% екенін ескере отырып белгісіз U_x кернеуді есептеңіз.

4.3 Бақылау сұрақтары

1) Компенсациялық әдіс?

2) Компенсатордың өлшеу дәлдігі неге тәуелді?

3) Компенсациялық әдістің артықшылықтары?

4) Негізгі кемшіліктері?

5) Потенциометрді бұрыш датчигі ретінде қолдануға болады ма?

6) Потенциометрдің негізгі кемшіліктері?

№5 Зертханалық жұмыс. Тұрақты ток көпірі негізіндегі электрлік термометр

Жұмыстың мақсаты: термометр сұлбасымен танысу және терморезистордың электрлік кедергісін тұрақты ток көпірі көмегімен өлшеу әдісін зерттеу. Сондай-ақ өлшеу дәлдігіне ықпал ететін факторларды анықтау.

5.1 Жалпы мағлұматтар

Тұрақты ток көпірі негізіндегі электрлік термометр сұлбасы 5.1 суретінде келтірілген. Электрлік термометр сұлбасының негізгі элементі болып иықтарына тұрақты резисторлар R₁,R₃, реттеуіш R₂ және терморезистор R_x қосылған тұрақты ток көпірі табылады. Қоректену Е қоректену көзінен іске асырылады және көпірдің диагональдарының біріне беріледі. Екінші диагональдан V вольтметрімен өлшенетін шығыс кернеуі алынады. Көпірдің шығыс кернеуі

(5.1)

R₃R_x = R₁R₂ . (5.2)

Шарт орындалса, яғни көпірдің тепе-теңдігі іске асырылса, онда U_вых=0.

5.1 Сурет – Электрлік термометр сұлбасы

R_x ретінде терморезистор орнатылады, ал R₂ реттеуіш резистор көмегімен көпірдің балансы вольтметрдің нөлдік көрсеткіші бойынша бөлменің температурасында жасалады. Егер терморезисторды зерттелетін ортаға орнататын болсақ, онда терморезистордың R_x кедергісінің шамасы өзгереді, сәйкесінше көпірдің тепе-теңдігі бұзылады, яғни шығысында вольтметр өлшенетін температураға пропорционал кернеу көрсетеді.

Онда (5.2) өрнегінен

(5.3)

Әдетте көпірлік сұлбадағы құралдарда R₂ = R₃ = R және k = 1.

Онда (5.1) өрнегі келесі түрде болады

(5.4)

Осыдан өлшенетін кедергі

(5.5)

Көпірлік сұлба дифференциалдық болып табылады, яғни ондағы аддитивтік қателіктер компенсацияланады. (5.1 өрнегінің алымы). Егер көпірдің қоректену кернеуі Е тұрақтанбаған болса, онда оның вариациясы кезінде мультипликативтік қателіктердің болуы мүмкін. Оны жою үшін көпірдің шығыс кернеуін өлшейтін компенсациялық әдіс қолданылады.

Терморезистор деп активті кедергісі температураның өзгерісі кезінде өзгеретін өлшеуіш түрлендіргіш аталады. Терморезистор ретінде металл немесе жартылай өткізгіштік резисторды қолдануға болады. Терморезисторлары бар температура кедергі термометрлері деп аталады.

Терморезисторлардың екі түрі бар: металл және жартылай өткізгіштік. Металдардың кедергісі температура жоғарлаған сайын жоғары болатыны белгілі. Металл терморезисторларды жасау үшін мыс немесе платина қолданылады.

Мыс терморезистордың түрлендіру функциясы сызықтық:

R_t = R_о(1 + α ∙ t) (5.6)

мұндағы Ro —0 °С кезіндегі кедергі; α = 1,17 ^оС^-1 — мыстың температур­алық коэффициенті.

Терморезистордың кедергісі қоршаған ортаның температурасына ғана емес, сондай-ақ өзінен өткен ток мәніне де тәуелді. Мыс термометрдің тоғының қызуы 0,4 °С-дан, ал платиналық 0,2°С-дан аспауы қажет. Ол үшін ток 10-15 мА –ден аспауы керек.

Жартылай өткізгіштік терморезистор - термистор - әртүрлі металлдардың: мыс, кобальт, магний, марганец және т.б. қышқылдарынан жасалады. Температура жоғарлаған сайын термисторлардың кедергісі төмендейді. Олардың түрлендіру функциясын келесі өрнекпен аппроксимациялайды

R_t = Ae^-В/Т (5.7)

мұндағы R_t — Кельвинде келтірілген Т температурасы кезіндегі термистордың кедергісі; А және В – Металл мен технологияға тәуелді тұрақтылар.

Түріне байланысты олар -100-ден +120-600 °С-ге дейінгі температураларды өлшеу үшін қолданылады. Олардың сезімталдығы 6-10 есе металл терморезистордың сезімталдығынан көп.

Жауапкершілік шектелген жағдайларда температураны өлшеу үшін қолмен теңестірілетін көпірлер қолданылады. Автоматтық көпірдің қысқартылған сұлбасы 5.2 суретінде келтірілген.