Расчет сопротивления резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Факультет: Экономический

Кафедра: Стандартизации, метрологии, сертификации

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет сопротивления  резисторов измерительной схемы  автоматического потенциометра

 

 (СМС.000000.052.КР)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              Проверил:

____________ Т. В. Климанская

   

                                                                _____   «__»_________ 2012 г.

 

                            Выполнил:

                                            студент группы 83-7

                                                            ____________ М.Е. Ставиский

   

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

 

Реферат

 

Курсовая работа представляет собой расчет сопротивления резистора измерительной схемы автоматического потенциометра.

Пояснительная записка курсовой работы, включает 25 страниц, 
8 рисунков, 4 литературных источника.

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИОМЕТР, КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ ПОТЕНЦИОМЕТРОВ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИОМЕТРА, НОРМИРОВАННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕОХОРДА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ, РЕЗИСТОР ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ НАЧАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ШКАЛЫ, БАЛЛАСТНЫЙ РЕЗИСТОР, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РЕЗИСТР  ИЗ МЕДНОЙ ПРОВОЛОКИ, КОНТРОЛЬНЫЙ РЕЗИСТР.

 

Цель курсовой работы – изучить классификацию потенциометров, конструкцию и принцип действия автоматического потенциометра, виды автоматических потенциометров, основные параметры потенциометров, рассчитать сопротивления резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра, с помощью расчетного метода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 5

1 Описание  объекта исследования и принцип  работы автоматического потенциометра 6

   1.1 Классификация и назначение потенциометров 6

   1.2 Конструкция и принцип действия автоматического потенциометра 8

   1.3 Основные параметры потенциометров 14

   1.4 Роль и принцип действия вспомогательных приборов 18

2 Расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматических потенциометров 20

Заключение 24

Библиографический список 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Потенциометр (от лат. potentia - сила и метр), электроизмерительный компенсатор, прибор для определения электродвижущей силы (ЭДС) или напряжений компенсационным методом измерений. С использованием мер сопротивления потенциометр может применяться для измерения тока, мощности и других электрических величин, а с использованием соответствующих измерительных преобразователей - для измерения различных неэлектрических величин (например, температуры, давления, состава газов). Различают потенциометры постоянного и переменного тока.

В потенциометрах постоянного  тока измеряемое напряжение сравнивается с ЭДС нормального элемента. Поскольку  в момент компенсации ток в  цепи измеряемого напряжения равен  нулю, измерения производятся без  отбора мощности от объекта измерения. Точность измерений при помощи таких  потенциометров достигает 0,01 %, а иногда и выше. Потенциометры постоянного тока делятся на высокоомные (сопротивление рабочей цепи 10⁴ - 10⁵ Ом, рабочий ток 10^-3 - 10^-4 А) и низкоомные (сопротивление рабочей цепи не свыше 210³ Ом, рабочий ток 10^-1 - 10^-3 А). Первые имеют пределы измерений до 2 В и применяются для поверки приборов высокого класса точности, вторые применяются для измерения напряжений до 100 МВ. Для измерения более высоких напряжений (обычно до 600 В) и поверки вольтметров потенциометр соединяют с делителем напряжения; при этом компенсируется падение напряжения на одном из сопротивлений делителя, составляющее известную часть измеряемого напряжения.

В потенциометрах переменного  тока измеряемое напряжение сравнивается с падением напряжения, создаваемым  переменным током той же частоты  на известном сопротивлении; при  этом измеряемое напряжение компенсируется по амплитуде и фазе. Точность измерений  потенциометра переменного тока порядка 0,2 % [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Описание объекта исследования и принцип работы автоматического потенциометра

1. Классификация и назначение потенциометров

 

 

Промышленность выпускает  несколько типов потенциометров постоянного тока: потенциометры  с большим или малым сопротивлением в цепи рабочего тока. Они называются соответственно высокоомными или низкоомными потенциометрами. Те и другие потенциометры выполняются с различной конструкцией резисторов в цепи рабочего тока, обеспечивающих постоянство рабочего тока, плавность регулировки компенсирующего напряжения (U_K) и достаточную точность отсчета напряжения U_K (с точностью до пяти знаков).

Класс точности потенциометра  определяет его допустимую погрешность, которая вычисляется по соответствующим  формулам. Согласно стандарту допускаются  следующие классы точности потенциометров постоянного тока: 0,005; 0,001; 0,002, 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,05; 0,1 и 0,2.

Принцип действия потенциометров переменного тока, так же как и  потенциометров постоянного тока, заключается  в том, что измеряемая ЭДС (или измеряемое напряжение) уравновешивается известным напряжением, создаваемым рабочим током на резисторе с компенсирующим сопротивлением. Для уравновешивания двух напряжений переменного тока необходимо выполнить четыре условия:

- равенство модулей;

- противоположность фаз;

- равенство частот;

- идентичность форм кривых.

Выполнение этих условий  обеспечивается конструкцией потенциометра. В качестве нуль-индикаторов, так же как и в мостах переменного тока, применяются вибрационные гальванометры и электроннолучевые нуль-индикаторы.

Потенциометр постоянного  тока. Измерения сопротивления постоянному  току малых значений (обмоток силовых  трансформаторов, генераторов) могут  производиться с большой точностью  при помощи потенциометров постоянного  тока, в которых используется принцип  компенсационного метода измерения.

Резистивные делители. Используются они как на постоянном, так и на переменном токе для расширения пределов измерения по напряжению приборов с высоким входным сопротивлением (электронных и цифровых вольтметров, потенциометров постоянного тока)[1].

 

 

Потенциометры классифицируют (рисунок 1):

1. По конструктивному исполнению потенциометры подразделяются на:

• одинарные;

• блочные (сдвоенные, строенные и т.п.);
• однооборотные; 

• многооборотные; 
• с одним выходом оси;
• с двумя выходами оси.

2. по способу монтажа потенциометры подразделяются:

• с креплением при помощи гайки;
• с креплением при помощи вспомогательных деталей (прижимов, накладок и т.д.).

3. по характеру перемещения подвижной системы потенциометры подразделяются:

• с круговым перемещением;
• с перемещением в пределах рабочего угла.

4. по характеру функциональной зависимости потенциометры подразделяются:

• с зависимостью по линейному закону;
• с зависимостью по нелинейному закону (тригонометрической 
  функции, алгебраической функции и т.д.).                             
  

Рисунок 1 – Классификация потенциометров

 

Автоматические потенциометры  широко применяются в различных  отраслях промышленности для измерения  и записи температуры 
в комплекте с термоэлектрическими термометрами, а также с телескопами (первичными преобразователями) пирометров полного излучения. Они одновременно могут быть использованы для измерения, записи и сигнализации или регулирования температуры.

Автоматические потенциометры  находят также широкое применение и для измерения других величин (давления, расхода, уровня к т. д.), изменение  которых может быть преобразовано  в изменение напряжения постоянного  тока.

1.2 Конструкция и принцип действия автоматического потенциометра

 

Отличительном особенностью устройства автоматических потенциометров является то, что регулирование компенсирующего  напряжения, а следовательно, и уравновешивание измеряемой термоЭДС термометра или напряжения, осуществляемое перемещением движка по калиброванному реохорду, производится не вручную, а автоматически с помощью непрерывно действующего следящего устройства.

Автоматический потенциометр со следящей системой. Схема автоматического потенциометра со следящей системой, работающей непрерывно, показана на рисунке 2.  В потенциометрах этого типа при равенстве компенсирующего напряжения (U_кн) и измеряемой термоЭДС (Е(t, t₀)) термометра, исполнительный механизм следящей системы прибора находится в покое. Если измеряемая термоЭДС не равна компенсирующему напряжению_, то сигнал небаланса (∆U) (нескомпенсированное напряжение постоянного тока) подается на вход преобразовательного каскада ВУ (входного устройства усилителя).

 

 

Рисунок 2 - Схема автоматического потенциометра со следящей системой

Сигнал небаланса преобразуется  во входном устройстве в электрический  сигнал переменного тока и усиливается  усилителем до значения, достаточного для приведения в действие реверсивного двигателя, выходной вал которого будет вращаться в направлении, зависящем от полярности сигнала. Выходной вал реверсивного двигателя через систему кинематической передачи воздействует на движок реохорда измерительной схемы, изменяя компенсирующее напряжение до тех пор, пока оно не уравновесит измеряемую термоЭДС. Одновременно приводится в движение каретка с указателем и пером (К_р) (или печатающим устройством в многоточечных приборах), фиксируя значение измеряемой температуры (термоЭДС). Любые последующие изменения измеряемой термоЭДС снова приводят в действие реверсивный двигатель, который с помощью движка реохорда измерительной схемы изменяет компенсирующее напряжение до значения, равного новому значению измеряемой термоЭДС, и приводит в движение каретку с указателем и пером, фиксируя новое значение, изменяемой температуры. Автоматические потенциометры предназначаются для работы в стационарных условиях при температуре окружающего воздуха от 5 до 50 °С и относительной влажности от 30 до 80 %.

Автоматические потенциометры  предназначены для измерения 
температуры и других величин, изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока, и по конструктивному оформлению подразделяются на следующие группы:

• показывающие (КПП 1 и КВГ 11);
• показывающие и самопишущие с ленточной диаграммой (КСП 1, КСП 2 и КСП 4);
• показывающие и самопишущие с дисковой диаграммой (KCП 13).

Потенциометры этих типов, изготовляемые  с дополнительными устройствами в нескольких модификациях, применяются  также для измерения и сигнализации или регулирования указанных  выше величин. Потенциометры, так же как и другие вторичные приборы, разделяется на миниатюрные (КПП 1, КВП 1, КСП 1), малогабаритные (КСП 2, КСП 3) и нормальногабаритные (КСП 4).

Некоторые модификации показывающих и одноточечных самопишущих приборов указанных выше типов снабжаются выходными 
устройствами дистанционной передачи показаний для расширения 
функциональных возможностей средств измерений. Для этой цели потенциометры типа КСП 3 могут быть снабжены ферродинамическими  частотными или пневматическими передающими преобразователями, а также и различными сочетаниями их. В приборах других типов в качестве выходного устройства используется реостатный передающий преобразователь.

Сопротивление первичных  преобразователей, работающих в комплекте  с автоматическими потенциометрами, вместе с сопротивлением линии связи  не должно превышать 200 Ом. 

Миллиамперметры и вольтметры, выпускаемые на базе потенциометров указанных выше типов, имеют шифры КПУ 1, КВУ 1,  
КСУ 1, КСУ 2, КСУ 3 и КСУ 4.

Автоматические  показывающие потенциометры. Такие потенциометры широко применяют в практике технологического контроля в качестве оперативных приборов. Они выпускаются с цилиндрическим вращающимся циферблатом (длина шкалы 500 мм) типа КВП 1 и плоским неподвижным циферблатом длина шкалы 300 мм) КПП 1.

Показывающие потенциометры КВП 1 выпускаются одноточечными и многоточечными для измерения температуры в комплекте со стандартными термоэлектрическими термометрами. Многоточечные приборы снабжаются встроенным шести или двенадцати точечным кнопочным переключателем. Серийно выпускаемые потенциометры КВП 1 имеют класс точности 0,5, а по специальному заказу могут быть изготовлены класса точности 0,25. Они выпускаются с временем прохождения циферблатом от начальной до конечной отметок шкалы относительно неподвижного указателя 2,5 или 10 с в зависимости от модификации.