ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 «ПОВІРКА Автоматичні потенціометри»

Мета роботи
1. Вивчення принципу дії та конструкції потенціометрів.
2. Знайомство з установкою, її призначенням, можливостями,
правилами
3. Проведення перевірки потенціометра.
Принцип дії і пристрій потенціометра
Електронні потенціометри призначені для безперервного вимірювання електрорушійної сили постійного струму, в окремому випадку електронний потенціометр використовується для вимірювання температури. При вимірі температури на вхід потенціометра підключається термоелектричний перетворювач.
Приладобудівна промисловість випускає кілька видів електронних потенціометрів. Залежно від форми подання інформації, потенціометрів присвоєні такі шифри:
КСП-компенсатор самописний потенціометричний;
КПП-компенсатор показує потенціометричний;
КПВ - компенсатор показує потенціометричний з обертовою шкалою.
Крім того, потенціометри поділяються на мініатюрні (КПП, КСП-1.-КПВ-1), малогабаритні (КСП-2), нормальні (КСП-3 з дисковою діаграмою), підвищених габаритів (КСП-4).
Bсе перераховані потенціометри крім функцій вимірювання можуть виконувати і ряд інших функцій, до числа яких належать:
1. Сигналізація про досягнення будь-якого заданого значення (макс-мін-норма);
2. Регулювання параметра за завданням;
3. Перетворення сигналу для зв'язку з ДСП (для цього в приладах використовують вбудовані вимірювальні перетворювачі з метою отримання на виході уніфікованих сигналів для зв'язку з різними гілками ГСП. По виду вихідного сигналу перетворювачі розрізняють на пневматичні, частотні, струмові і перетворювачі напруги).
Робота потенціометра як вимірювального приладу заснована на нульовому (компенсаційному) методі вимірювання. Компенсаційний метод вимірювання грунтується на зрівноважуванні вимірюваної ЕРС падінням напруги, значення якого може бути визначено.
Основна перевага компенсаційного методу полягає в тому, що значення термо-ЕРС не залежить від опору ланцюга термоелектричного термометра.
Для більш ефективного використання компенсаційного методу виміру термо-ЕРС застосовується потенціометр з постійною силою струму, до складу якого входить нормальний елемент. Нормальний елемент - це електрохімічний джерело постійної ЕРС, яка відома з високою точністю (1,0186 В). Так як нормальний елемент має малу потужністю його в якості джерела живлення використовувати не можна, його використовують як еталон (міра) ЕРС.
Потенціометри з постійною силою робочого струму підвищують точність вимірювання термо-ЕРС (клас точності приладів 0,05), однак при роботі з ними може мати місце похибка, викликана мінливістю температури холодного спаю термоелектричного термометра, тому на виробництві ці потенціометри застосовують рідко.

I 1

I 2

R У

ІПС

R K e R M d R H c R P a R b

До І

Е Т

ЕБ

РД

Рис. 1. Спрощена вимірювальна схема автоматичного потенціометра.
Більш широке застосування знайшли автоматичні потенціометри. Як випливає з назви, автоматичні потенціометри призначені для вимірювання термо-ЕРС без участі людини. Крім низки додаткових функцій автоматичні потенціометри виконують коригування результату вимірювання на температуру холодного спаю термопари.
Термо-ЕРС термоелектричного термометра Е _Т врівноважується падінням напруги на ділянці б-е автоматично. Якщо U _бе не дорівнює Е _Т, то на вхід електронного блоку ЕБ подається різниця сигналів D U = U _бе - Е _Т, яка посилюється. Далі сигнал надходить на двигун, який переміщує движок реохорда R _P таким чином, що D U починає зменшуватися і стає рівним нулю, після чого вихідний сигнал ЕБ не викликатиме руху реверсивного двигуна і движок реохорда зупиниться. Разом з переміщенням движка реохорда за шкалою приладу одночасно переміщається стрілка, відзначаючи свідчення вимірюваної температури. Джерело живлення стабілізований ІПС використовується для стабілізації робочого струму.
Для автоматичного введення поправки на температуру холодного спаю термоелектричного термометра у схемі потенціометра є мідний резистор (R _M), який розташований поруч з холодним спаєм термопари і має ту ж температуру, що й він. Зі схеми видно, що мідний резистор і вимірювальний реохордів включені в різні контури з різними за знаком і значенням робочими струмами (I ₁ = 3 mA; I ₂ = ₂ mA). Це зроблено для того, щоб ввести і поправку в показання на температуру холодного спаю і врівноважити термо-ЕРС.
Опис робочого стенду
Лабораторна установка включає в себе:
1. автоматичний потенціометр типу КСП-4;
2. вимірювач цифровий 2 ТРМ0;
3. термоелектричний термометр ТП (L), розташований в електричній нагрівальної печі;
4. зразковий потенціометр постійного струму типу ПП-63.
Лабораторний стенд призначений для проведення наступних робіт:
· Перевірка автоматичного потенціометра КСП зразковим потенціометром;
· Перевірка цифрового вимірювача 2ТРМ0 зразковим потенціометром;
· Вимірювання температури печі за допомогою хромель-алюмелеві термопари і, що працює в інформаційному режимі вимірника 2ТРМ0.
Схема повірки автоматичного потенціометра КСП-4 і цифрового вимірювача 2 ТРМ0 представлена ​​на рис. 2.

~ 220В

~ 220В

КСП -4

2 ТРМ0

ПП-63

		Рис. 2

Таблиця.

Показання перевірочного приладу		Показання зразкового приладу		Варіація		Похибка
						абсолютна		наведена
° С	мВ	Прямий хід мВ	Зворотний хід мВ	Абсолютна мВ	Відносна мВ	Прямий хід мВ	Зворотний хід мВ	Прямий хід%	Зворотний хід%
0	0	-1,08	-0,8	-0,28	0,08	-0,61	-0,56	3,2	2,6
50	3,350	3,02	2,85	-0,17	0,0289	-0,33	0,5	1,44	2,2
100	6,398	6,6	6,55	-0,05	0,0025	0,202	0,152	0,22	0,7
150	10,624	10,2	10,2	0	0	-0,424	-0,424	1,8	1,9
200	14,570	14,3	14,4	0,1	0,01	-0,27	0,17	2,6	0,7
250	17,860	18,45	18,2	-0,25	0,0625	0,59	0,34	2,9	1,5
300	22,880	22,5	22,45	-0,5	0,25	0,38	0,43	1,66	1,9

Δабс = ± (xx дійств)
Прямий хід Зворотний хід
Δабс =- 1,08-0 =- 0,28 мВ Δабс =- 0,8-0 =- 0,08 мВ
Δабс = 3,02-3,350 =- 0,33 мВ Δабс = 2,85-3,350 =- 0,5 мВ
Δабс = 6,6-6,398 = 0,202 мВ Δабс = 6,55-6,398 = 0,152 мВ
Δабс = 10,2-10,624 =- 0,424 мВ Δабс = 10,2-10,624 =- 0,424 мВ
Δабс = 14,3-14,570 =- 0,27 мВ Δабс = 14,4-14,570 =- 0,17 мВ
Δабс = 18,45-17,860 = 0,59 мВ Δабс = 18,2-17,860 = 0,34 мВ
Δабс = 22,5-22,880 =- 0,38 мВ Δабс = 22,45-22,880 =- 0,43 мВ
Δпрів = (Δабс / N) * 100 Δпрів = 300 ° С або 22,880 мВ
Δпрів = (1,8 / 22,880) * 100 = 3,2% Δпрів = (0,8 / 22,880) * 100 = 2,6%
Δпрів = (0,33 / 22,880) * 100 = 1,44% Δпрів = (0,5 / 22,880) * 100 = 2,2%
Δпрів = (0,202 / 22,880) * 100 = 0,22% Δпрів = (0,152 / 22,880) * 100 = 0,7%
Δпрів = (0,424 / 22,880) * 100 = 1,8% Δпрів = (0,424 / 22,880) * 100 = 1,9%
Δпрів = (0,27 / 22,880) * 100 = 2,6% Δпрів = (0,17 / 22,880) * 100 = 0,7%
Δпрів = (0,59 / 22,880) * 100 = 2,9% Δпрів = (0,34 / 22,880) * 100 = 1,5%
Δпрів = (0,38 / 22,880) * 100 = 1,66% Δпрів = (0,43 / 22,880) * 100 = 1,9%
Δдоп = (0,25 * 22,880) / 100 = 0,057
Абсолютна похибка (Δ), як при прямому, так і при зворотному ході визначається як різниця між табличним значенням ЕРС, відповідним даної оцифрованої позначці шкали вивіреного приладу (з градуювальних таблиць), і показаннями зразкового потенціометра.
2. Приведена похибка: ;
Emax і Emin - відповідно максимальне і мінімальне значення шкали вивіреного приладу.
3. Абсолютна варіація (ω) визначається як різниця показань зразкового потенціометра при прямому і зворотному ході покажчика вивіреного приладу.
Відносна варіація:
ώ = (ω / Ema х-Emin) * 100%
де ω - абсолютна варіація, мВ; Emax і Emin - відповідно максимальні і мінімальні значення шкали вивіреного приладу, мВ.

Висновок:
У даній роботі я вивчив принцип дії та конструкції потенціометрів. Ознайомився з установкою, її призначенням, можливостями, правилами. Справив перевірку потенціометра.
І з'ясував що наведена похибка (3,2) приладу перевищує допустиму похибку (0,057) приладу, отже, прилад не придатний.