4-16. Потенциометры переносные и лабораторные

Потенциометры переносные и лабораторные с постоянной силой рабочего тока получили широкое применение в практике теплотехнических измерений. Они обеспечивают большую точность, так как, определяя измеряемую термо-э. д. с., как было сказано выше, мы исходим из э. д. с. нормального элемента, известной с точностью до пятого—шестого знака, и из значения сопротивлений, которые также могут быть установлены с погрешностью не ниже тысячных долей процента.

Рис. 4-16-1. Упрощенная принципиальная схема потенциометра с постоянной силой рабочего тока.

Рассмотрим упрошенную принципиальную схему потенциометра с постоянной силой рабочего тока, показанную на рис, 4-16-1. В компенсационную цепь этой схемы включены: регулируемый резистор; источник питания; реохорд, вдоль которого перемещается скользящий контакт — движок контрольный резистор, предназначенный для установки рабочего тока

С помощью переключателя можно нулевой прибор включать в цепь или в цепь термоэлектрического термометра АВ. В реальных схемах потенциометров для предохранения НЭ от возможной перегрузки его током включают последовательно с ним балластное сопротивление (на рис, 4-16-1 не показано).

Для установления определенного значения рабочего тока I переключатель Я устанавливают в положение К. При этом НЭ вместе с последовательно включенным нулевым прибором оказывается присоединенным к зажимам а и контрольного резистора Ток в компенсационной цепи регулируется резистором до тех пор, пока падение напряжения на не будет равно При

выполнении этого условия указатель (стрелка или световой луч) нулевого прибора устанавливается на нулевой отметке шкалы, и имеет место равенство

откуда

После установки рабочего тока I переключатель возвращают в среднее положение, а движок с устанавливают в положение, примерно соответствующее значению измеряемой термо-э. д. с. Затем переключатель Я устанавливают в положение И и, наблюдая за отклонением указателя нулевого прибора, перемещают движок с до тех пор, пока указатель нулевого прибора не возвратится на нулевую отметку шкалы, т. е. пока компенсирующее напряжение на участке реохорда между точками и с не будет равно измеряемой термо-э. д. с. термометра:

Учитывая формулу (4-16-2), получаем:

где часть сопротивления реохорда левее движка с).

Уравнение (4-16-4) справедливо лишь при условии постоянства сопротивления компенсационной цепи и значения рабочего тока в продолжение всего времени измерения. Несоблюдение этого условия приведет к неправильным результатам измерения термо-э. д. с. Поэтому при измерении необходимо периодически контролировать значение рабочего тока.

При измерении термо-э. д. с. с помощью потенциометра отсчет производят в тот момент, когда нулевой прибор показывает отсутствие тока в цепи термометра. Поэтому при измерении термо-э. д. с. компенсационным методом в цепи термоэлектрического термометра нет падения напряжения, а следовательно, и искажения значения измеряемой термо-э. д. с. термометра, а показания потенциометра не зависят от изменения сопротивления соединительных проводов и термометра. Это является существенным преимуществом потенциометров по сравнению с милливольтметрами. Однако следует иметь в виду, что значительное увеличение сопротивления внешней цепи уменьшает точность уравновешивания, так как чувствительность нулевого прибора вследствие этого снижается.

Точность уравновешивания измеряемой термо-э. д. с. напряжением на компенсационном сопротивлении определяется чувствительностью нулевого прибора. Допустим, что измеряется термо-э. д. с. термометра и применяется нулевой прибор с постоянной По напряжению Так как в момент равновесия указатель нулевого

прибора практически не отклоняется, и имеет место равенство (4-16-3), то, очевидно, . В этом случае относительная погрешность в определении равенства может составить

Точность отсчета компенсирующего напряжения, равного зависит от точности установки рабочего тока и от точности отсчета компенсационного сопротивления

Для установки рабочего тока в рассматриваемых потенциометрах используется которого под влиянием температуры окружающего воздуха может изменяться Поэтому для точной установки одного и того же значения рабочего тока резистор в лабора торных потенциометрах делают состоящим из постоянной и переменной частей. Например, в потенциометре с рабочим током , кроме постоянного резистора имеется переменный выполненный в виде декады, состоящей из десяти резисторов по 0,02 Ом каждый (рис. 4-16-2). Значение сопротивления можно устанавливать в пределах от 1018,50 до 1019,70 Ом и при рабочем токе на резисторе можно получать напряжение, соответствующее э. д. с. нормального элемента от 1,01850 до 1,01870 В.

Рис. 4-16-2. Электрическая схема соединения контрольных резисторов потенциометра.

Следует также отметить, что точность измерения термо-э. д. с. в большой степени зависит от параметров схемы компенсационной цепи потенциометра и от точности выполнения сопротивления резисторов этой цепи. Для измерения термо-э. д. с. в лабораторных условиях в зависимости от предъявляемой точности к измерениям должны применяться низкоомные потенциометры классов точности 0,005; 0,015; 0,02 или 0,05 по

Переносный потенциометр типа ПП-63. Потенциометр имеет класс точности 0,05 и рассчитан на диапазоны измерений Потенциометр имеет встроенный источник регулируемого напряжения (пределы регулирования при напряжении питания от 1,2 до 1,65 В и внешней нагрузке . Наименьшая ступень регулирования напряжения не превышает 0,03% предельного значения напряжения. Внутреннее сопротивление источника 10—15 Ом.

Наличие в потенциометре источника регулируемого напряжения позволяет использовать его как образцовый прибор для поверки милливольтметров и автоматических потенциометров, а также для измерения термо-э. д. с. или напряжения. Потенциометр снабжен проволочными резисторами , которые служат для имитирования внешнего сопротивления при поверке

милливолыметров с температурной шкалой 1. Погрешность резисторов не превышает ±0,1 Ом.

Принципиальная электрическая схема переносного потенциометра типа показана на рис. 4-16-3. Тумблер служит для включения питания компенсационной измерительной схемы потенциометра; резисторы служат соответственно для грубой и точной регулировки рабочего тока потенциометра. Штепсельный переключатель пределов измерений Вв имеет три положения: для измерения термо-э. д. с. или напряжения до 100 мВ; «X1» — до до

Компенсационная цепь потенциометра состоит из реохорда с шунтом (приведенное сопротивление реохорда Ом) и секционированной части из 24 манганиновых резисторов по 2 Ом.

При установке штепселя переключателя диапазонов в положение (рабочий ток на устанавливается диапазон измерения от 0 до ступенями через а на от 0 до Цена наименьшего деления шкалы реохорда в положении

При использовании потенциометра на диапазоне измерения от 0 до (переключатель диапазонов в положении « и добавочный резистор шунтируются резистором а в цепь источника питания включается балластный резистор чтобы значение рабочего тока I в цепи батареи оставалось неизменным и равным 0,002 А. В этом случае ток протекающий через равен 0,001 А а на секционированном резисторе устанавливается диапазон измерения от 0 до ступенями через на от 0 до Цена наименьшего деления шкалы реохорда для этого предела

При установке штепселя переключателя диапазонов в положение резисторы шунтируются резистором а в цепь источника питания включается балластный резистор чтобы значение рабочего тока 1 в цепи батареи оставалось неизменным и равным 0,002 А. При этом ток протекающий через равен 0,0005 А а на устанавливается диапазон измерения от 0 до ступенями через и на от 0 до Цена наименьшего деления реохорда для этого диапазона

В целях унификации шкала секционированного резистора выполнена от 0 до ступенями через а шкала приведенного сопротивления реохорда от 0 до Значения измеренной термо-э. д. с. или напряжения в милливольтах будут равны произведению суммы показаний по шкалам секционированного резистора и реохорда на соответствующий множитель диапазонов измерений «XI» или

Установка рабочего тока потенциометра производится по класса 0,02, сравниваемой с падением напряжения на контрольном резисторе, состоящем из постоянной и переменной частей. Постоянная часть имеет значение 509,3 Ом. Переменная часть состоит из четырех резисторов по 0,1 Ом, пяти токовыводов с обозначениями 86, 88, 90, 92 и 94 к центрального токовывода с перемычкой которая устанавливается на один из пяти указанных токовыводов в зависимости от значения э. д. с. применяемого ненасыщенного

Тумблер имеет два положения: К — установка (контроль) значения рабочего тока ; И — измерение термо-э. д. с. или напряжения.

В качестве нулевого прибора в потенциометре используется гальванометр типа (постоянная по току не более ; внутреннее сопротивление не более 18 Ом; внешнее критическое сопротивление не более 250 Ом). Для включения гальванометра в цепь НЭ (тумблер в положении К) или в измерительную цепь (тумблер в положении И) служат кнопки (грубо) и (точно). Шунт служит для достижения необходимой степени успокоения гальванометра. В начальный момент при установке рабочего тока или при измерении пользуются для включения гальванометра в схему кнопкой включающей Последовательно с гальванометром защитный резистор

Тумблер имеет два положения служит для изменения полярности компенсационного напряжения потенциометра.

(кликните для просмотра скана)

Источник регулируемого напряжения ИРН потенциометра содержит резисторы Грубая регулировка производится резистором точная Для уменьшения выходного сопротивления ИРН, а вместе с тем и влияния нагрузки на пределы регулировки напряжения на выходе ИРН установлен шунт

Трехплатный переключатель («род работы») имеет семь рабочих положений: для поверки милливольтметров со шкалой в градусах Цельсия (переключатель занимает одно из положений; 0,6; 1,6; 5; 15; 16,2 или 25 Ом) и для проверки милливольтметров со шкалой в милливольтах или автоматических потенциометров (переключатель в положении на верхние пределы регулируемого напряжения ИРН соответственно до 25, 50 или (потенциометр) для измерения термо-э. д. с. термометров или напряжения (переключатель в положении используется только ИРН на верхние пределы регулируемого напряжения соответственно до 100, 50 и 25 мВ. При измерении термо-э. д. с. термометра, поверке милливольтметра или автоматического потенциометра их присоединяют, соблюдая полярность, к зажимам Переключатель (род работы) может быть также установлен на контакт 11 (на панели обозначен точкой). В этом положении производят поверку сопротивлений катушек Измерение сопротивления катушек производится мостом на зажимах и

Тумблеры должны находиться в положении при использовании внутренних и — «Н» при использовании наружных гальванометра, НЭ класса 0,02 и источников питания и состоящих из трех параллельно включенных гальванических элементов типа «Марс». Такая батарея имеет

Работу на потенциометре начинают с установления рабочего тока в его компенсационной цепи, предварительно включив питание и установив стрелку гальванометра на. пулевую отметку шкалы с помощью корректора. Далее тумблер ставят в положение К и, нажимая кнопку замыкают цепь Если стрелка гальванометра отклоняется от нулевой отметки шкалы вправо или влево, то, вращая рукоятки резисторов изменяют их сопротивление до тех пор, пока стрелка гальванометра не встанет против нулевой отметки. После этого производят окончательную подгонку рабочего тока, нажимая кнопку и регулируя рабочий ток в компенсационной цепи только с помощью резистора

Признаком установления определенного значения рабочего тока I является отсутствие тока в цепи гальванометра в пределах определенной точности.

После установки рабочего тока тумблер ставят в положение И, а рукоятки реохорда и секционированного резистора в положение, близкое значению измеряемой термо-э. д. с. или напряжения. Затем, нажимая кнопки (порядок включения кнопок такой же, как и при установке рабочего тока) и наблюдая за отклонением стрелки гальванометра, вращают рукоятку реохорда до тех пор, пока стрелка гальванометра не возвратится на нулевую отметку шкалы, т. е. пока компенсирующее напряжение на участке секционированного резистора и реохорда не будет равно измеряемой термо-э. д. с. или измеряемому напряжению:

где напряжения на участках

Пределы допускаемой основной погрешности потенциометра при температуре окружающего воздуха от 15 до 30°С не превышают

где данное показание потенциометра, цена наименьшего деления шкалы реохорда, В.

Общий вид панели потенциометра типа схематично показан на рис. 4-16-4. На этой панели показано расположение зажимов, тумблеров, переключателей, рукояток источника регулируемого напряжения ИРН, гальванометра. Двух кнопок (грубо) и (точно), рукоятки реостатов (рабочий

ток), рукояток секционированного резистора и реохорда Для регулировки рабочего тока имеются две рукоятки, меньшая из них служит для бой регулировки, а большая для точной регулировки. Двумя такими же рукоятками снабжен ИРН (напряжение).

Рис. 4-16-4. Общий вид панели переносного потенциометра типа

При поверке потенциометра необходимо поверять также НЭ и устанавливать перемычку переменной части контрольного резистора положение, соответствующее действительному значению э. д. с. нормального элемента класса 0,02. При значениях перемычка должна быть установлена на токовывод, обозначенный соответственно 86, 88, 90, 92 и 94.