8-13. Нормирующие измерительные преобразователи

Нормирующие измерительные преобразователи предназначены для преобразования выходного сигнала первичных преобразователей (стандартных термоэлектрических термометров и термометров сопротивления) и выходного сигнала переменного тока измерительных устройств (дифманометров, манометров и других приборов) в унифицированный сигнал постоянного тока. Нормирующие преобразователи, применяемые для преобразования выходного сигнала первичных преобразователей, называют также промежуточными.

Рис. 8-13-1. Упрощенная схема нормирующего преобразователя типа

Преобразователи для работы в комплекте с термоэлектрическими термометрами. Рассмотрим нормирующий преобразователь разработанный ВТИ совместно с московским опытным заводом «Энергоприбор».

На рис. 8-13-1 показана упрощенная схема нормирующего преобразователя типа ПТ-ТП-68 для линейного преобразования термо-э. д. с. термометра в сигнал постоянного тока при сопротивлении внешней нагрузки Преобразователь состоит из корректирующего моста усилителя с токовым выходом устройства обратной связи, состоящего из усилителя обратной связи и резистора Резисторы корректирующего моста выполнены из манганина, а резистор который обычно располагают в непосредственной близости от свободных концов термоэлектродных проводов, — из меди.

Преобразователь типа ПТ-ТП-68 выполнен по статической автокомпенсационной схеме. Входной сигнал термоэлектрического термометра, скорректированный напряжением снимаемым с вершин моста сравнивается с напряжением обратной связи Нескомпенсированный сигнал усиливается усилителем с токовым выходом, Выходной

ток поступает во внешнюю цепь и через делитель (на рис. 8-13-1 делитель не показан) подается в усилитель УОС устройства обратной связи. Токи на выходе и входе усилителя устройства обратной связи строго пропорциональны между собой. Выходной ток усилителя обратной связи создает на резисторе сигнал обратной связи

где коэффициент передачи УОС.

Для усилителя с обратной связью

откуда

где коэффициент передачи преобразователя

При большом коэффициенте передачи усилителя коэффициент передачи преобразователя равен а его стабильность определяется стабильностью

Принципиальная электрическая схема нормирующего преобразователя типа ПТ-ТП-68 представлена на рис. 8-13-2. Преобразователь состоит из следующих узлов: корректирующего моста усилителя постоянного тока, устройства обратной связи с и силового трансформатора

Корректирующий мост служит для автоматического введения поправки на изменение термо-э. д. с. термометра, вызываемого изменением температуры свободных его концов и компенсации (подавления) начальной термо-э. д. с. термометра в преобразователях с безнулевым началом преобразования входного сигнала. Мост состоит из двух балластных и двух активных плеч. Балластные плечи моста содержат манганиновые резисторы Первое активное плечо имеет четыре манганиновых постоянных резистора и один регулируемый «корректор нуля». С помощью резисторов подбирается необходимое напряжение на вершинах моста к для компенсации начальной термо-э. д. с. термометра в преобразователях с безнулевым началом преобразования. Резисторы определяют диапазон действия корректора нуля Другое активное плечо включает в себя в рабочем состоянии медный резистор для получения корректирующего напряжения на вершинах моста при изменении термо-э. д. с. термометра, вызванном изменением температуры свободных концов термоэлектродных проводов. Включенные в это плечо манганиновые резисторы определяют необходимое влияние медного резистора на . В режиме контроля и при проверке преобразователя вместо медного резистора подключается контрольный манганиновый резистор Номинальное значение сопротивления резистора равно сопротивлению при Номинальное расчетное значение сопротивлений соответствует температуре 30° С. Для обеспечения большей точности суммарное сопротивление термоэлектрического термометра, термоэлектродных проводов, соединяющих термометр с преобразователем, и подгоночной катушки должно составлять 75 Ом.

Питание моста осуществляется от стабилизированного источника (обмотка IV силового трансформатора диод конденсатор стабилитроны с ограничивающими их ток резисторами и

Значение тока питания моста устанавливается манганиновым резистором и медным осуществляющим компенсацию температурного изменения напряжения стабилизации стабилитрона

Усилитель преобразователя состоит из двух каскадов: магнитного и полупроводникового, выполненного на одном кремниевом транзисторе Магнитный усилитель выполнен по двухтактной двухполупериодной схеме

(кликните для просмотра скана)

с глубоким насыщением. Резистор включенный в обмотки смещения служит для установления тока смещения магнитного усилителя. Управляющие обмотки усилителя соединены последовательно. Вспомогательная обмотка обратной связи с через резистор образует положительную обратную связь, увеличивая коэффициент передачи усилителя. Следует отметить, что магнитный усилитель обеспечивает гальваническое разделение в прямом тракте преобразователя.

Выходной сигнал магнитного усилителя снимается в виде разности напряжений с двух манганиновых резисторов включенных в обмотки возбуждения Конденсаторы увеличивают коэффициент усиления усилителя Конденсатор служит для сглаживания пульсаций выходного сигнала магнитного усилителя.

Транзисторный каскад работаете режиме усиления постоянного тока. Начальный режим транзистора и температурная стабилизация режима обеспечивается подачей смещения на базу от делителя, образованного истором и кремниевым диодом питающимся стабилизированным напряжением от стабилитронов Изменение температуры окружающего воздуха равным образом смещает характеристики диода и транзистора, что обеспечивает необходимую компенсацию. В коллекторную цепь включен балластный резистор Этот резистор создает условия для эффективного введения отрицательной обратной связи (по переменному току) через конденсатор соединяющий коллектор с базой, и образует фильтр, способствующий уменьшению пульсаций выходного тока, проникающих от магнитного усилителя. Для компенсации начального тока полупроводникового усилителя предусмотрена подпитка выходной цепи его обратным током через резистор . В целях уменьшения погрешности от изменения сопротивления внешней нагрузки преобразователя через резистор введена положительная обратная связь по напряжению на нагрузке.

На выходе преобразователя выходной ток окончательно фильтруется с помощью фильтра, состоящего из конденсаторов и резистора Резисторы и используются как часть нагрузки в тех случаях, когда суммарное сопротивление реальной внешней нагрузки преобразователя меньше 2 или соответственно. Для обеспечения большей точности сопротивление внешней нагрузки должно быть равным

Устройство обратной связи (рис. 8-13-2) состоит из магнитного усилителя обратной связи с делителем и резистора обратной связи . К усилителю обратной связи входной сигнал подается через делитель в цепи выходного тока преобразователя. Медный резистор делителя предназначен для устранения систематической температурной погрешности, возникающей вследствие изменения сопротивления обмотки управления при изменении температуры окружающего воздуха. Манганиновые резисторы делителя устанавливают оптимальный режим работы усилителя обратной связи. Усилитель обратной связи аналогичен усилителю но включен с глубокой отрицательной обратной связью по току, осуществляемой включением обмотки в цепь выходного тока усилителя. Нагрузкой этого усилителя является резистор обратной связи Конденсатор в усилителе служит для сглаживания пульсации выходного тока. Усилитель осуществляет гальваническое разделение в цепи обратной связи.

Питание преобразователя осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц через силовой трансформатор имеющий четыре вторичных обмотки.

В зависимости от диапазона входного сигнала преобразователи предназначенные для работы с термоэлектрическими термометрами типа изготовляются следующих классов точности: 0,6 — для диапазона для диапазона для диапазона

Преобразователи для работы в комплекте с термометрами сопротивления. Упрощенная схема нормирующего преобразователя для линейного преобразования сопротивления термометра в

унифицированный сигнал постоянного тока представлена на рис. 8-13-3. Преобразователь, выполненный по статической автокомпенсационной схеме, состоит из измерительного моста усилителя с токовым выходом устройства отрицательной обратной связи, включающего усилитель и оезистоп

Рис. 8-13-3. Упрощенная схема нормирующего преобразователя типа

Измерительный мост, работающий в неравновесном режиме, предназначен для преобразования изменения сопротивления термометра в напряжение постоянного тока снимаемое с вершин Питание схемы моста осуществляется от стабилизированного источника. Балластные резисторы плеч моста выполнены из манганина. Термометр сопротивления присоединен к измерительному мосту по трехпроводной схеме.

Принципиальная электрическая схема усилителя с токовым выходом и усилителя устройства обратной связи преобразователя типа ПТ-ТС-68 в основном аналогична схеме преобразователя типа Отличается она только тем, что в усилителе преобразователя ПТ-ТС-68 резистор отсутствует, и цепь между точками разомкнута, а манганиновый резистор включен в цепь обмотки управления усилителя между точками у и у (см. рис. 8-13-2).

Электрическая схема измерительного моста нормирующего преобразователя типа подключаемая к точкам А к В усилителя и устройства обратной связи (рис. 8-13-2), показана на рис. 8-13-4.

Рис. 8-13-4. Электрическая схема измерительного моста нормирующего преобразователя типа ПТ-ТС-68.

Мост состоит из двух балластных и двух активных плеч. Балластные плечи моста образованы манганиновыми резисторами

Одно из активных плеч имеет четыре постоянных манганиновых резистора и один регулируемый «корректор нуля». Резисторы определяют диапазон действия корректора нуля Второе активное плечо

содержит термометр сопротивления и резисторы помощью резисторов осуществляется начальное смещение нуля.

Сопротивление каждого провода, соединяющего термометр с преобразователем, подгоняется с помощью катушек до заданного значения Ом.

Питание измерительного моста осуществляется от стабилизированного источника (обмотка IV силового трансформатора, диод конденсатор стабилитроны с ограничивающими их ток резисторами Значение тока питания моста устанавливается резисторами При этом медный резистор осуществляет компенсацию температурного изменения напряжения стабилизации стабилитрона

Класс точности преобразователей Подробные технические характеристики преобразователей ПТ-ТС-68 и ПТ-ТП-68 приведены в заводской инструкции по эксплуатации.

Преобразователи напряжения переменного тока в постоянный ток. Выше отмечалось, что передача сигнала измерительной информации постоянным током по сравнению с переменным имеет существенное преимущество при автоматизации технологических процессов и особенно при применении информационно-вычислительных машин. В соответствии с этим с целью использования в автоматизированных системах управления некоторых широко применяемых первичных и других приборов с выходным сигналом переменного тока были созданы в качестве дополнительных блоков нормирующие преобразователи для преобразования сигнала измерительной информации этих приборов в унифицированный сигнал постоянного тока. Это позволяет осуществлять связь измерительных устройств с выходным сигналом переменного тока с вторичными приборами постоянного тока, измерительными блоками регуляторов и информационно-вычислительными машинами.

Однако применение в измерительных цепях дополнительных нормирующих преобразователей увеличивает погрешность и уменьшает надежность измерительной системы. Поэтому при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами на ТЭС, АЭС и других отраслях промышленности необходимо применять измерительные устройства с выходными сигналами, не требующие использования дополнительных преобразователей для согласования рода энергии выходных и входных сигналов средств измерений.