9-2. САМОПИШУЩИЕ ПРИБОРЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

В зависимости от структурной схемы самопишущие измерительные приборы делятся на две группы: приборы прямого преобразования (с разомкнутой схемой) и приборы уравновешивающего преобразования (с замкнутой схемой).

Приборы уравновешивающего преобразования (автоматические мосты и компенсаторы) рассмотрены в § 7-7.

В самопишущих приборах прямого преобразования применяют электромеханические измерительные механизмы,

Рис. 9-1. Устройство магнитоэлектрического самопишущего прибора

оснащенные устройствами регистрации показаний в форме диаграммы (рис. 9-1). Регистрирующий орган 1 (обычно перо специальной конструкции) фиксирует чернилами изменения измеряемой величины в функции времени на движущейся диаграммной бумаге (носителе) 2.

Диаграммная бумага для самопишущих приборов выпускается в форме ленты и диска (рис. 9-2). Лента имеет обычно по краям отверстия (перфорации), в которые входят штифты вращающегося валика лентопротяжного механизма, сообщающего бумаге поступательное движение. Дисковая диаграмма вращается вместе с металлическим диском, на котором она закреплена. Лентопротяжный механизм и металлический диск приводятся в движение синхронным электродвигателем. Скорость перемещения бумаги устанавливается в зависимости от скорости изменения измеряемой величины. Скорость перемещения дисковой диаграммы обычно невелика — за сутки один оборот. Этот вид диаграмм удобно применять для записи медленно изменяющихся величин. Бумажные ленты (длина ленты в рулоне 5-100 м) используют при длительных наблюдениях измеряемых величин.

На диаграммной бумаге нанесена координатная сетка. Когда регистрирующий орган совершает прямолинейное перемещение, координатная сетка выполняется в прямоугольных координатах (рис. 9-2, а), при угловом перемещении — в криволинейных координатах (рис. 9-2, б и в).

Рис. 9-2. Диаграммы с прямоугольной (а) и с криволинейной (б и в) координатными сетками

Запись в прямоугольных координатах более удобна, так как при этом облегчается обработка диаграмм (автоматическая расшифровка, планиметрирование). Однако поскольку указатель и перо электромеханического измерительного механизма движутся по дуге, то переход к записи в прямоугольных координатах требует применения устройства для спрямления записи.

Наличие пишущего устройства в виде пера значительно повышает трение, испытываемое подвижной частью прибора. Поэтому для уменьшения погрешности от трения в самопишущих приборах применяют измерительные механизмы со сравнительно большим вращающим моментом Такой момент имеют магнитоэлектрические и ферродинамические измерительные механизмы.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяют в самопишущих вольтметрах и амперметрах, предназначенных для работы в цепях постоянного тока, а магнитоэлектрические логометры в сочетании с полупроводниковыми выпрямителями и другими элементами — в частотомерах для записи частоты в цепях переменного тока. Ферродинамические измерительные механизмы используют в самопишущих приборах для цепей переменного тока: в вольтметрах, амперметрах, ваттметрах.

Для одновременной регистрации нескольких измеряемых величин имеются многоканальные самопишущие приборы, состоящие из нескольких (по числу измеряемых величин) электромеханических измерительных механизмов и регистрирующих органов и один общий лентопротяжный механизм. Многоканальный прибор предназначен для одновременной регистрации пяти электрических сигналов постоянного тока в функции времени.

Для регистрации малых токов и напряжений в самопишущих приборах устанавливают измерительный усилитель, включенный между входными зажимами прибора и измерительным механизмом. Такой усилитель при незначительном потреблении мощности от измеряемой цепи обеспечивает необходимый вращающий момент измерительного механизма. Самопишущие приборы с измерительными усилителями при наибольшей чувствительности имеют верхние пределы измерений тока 10 мкА, напряжения (приборы типа

Выпускаемые промышленностью самопишущие приборы относятся, в основном, к приборам класса точности Погрешность регистрации времени обычно ±0,5 %. Время установления показаний не превышает 2 с. Частотный диапазон приборов не нормируется. Практически допускаемая частота регистрируемых величин не превышает 1 Гц.

В последние годы получили распространение быстродействующие самопишущие приборы, позволяющие регистрировать

сигналы, изменяющиеся с частотой до 150 Гц. Значительное расширение рабочего диапазона частот достигнуто путем совершенствования конструкции измерительного механизма, применением соответствующих способов регистрации, а также применением электронных усилителей сигнала и специальных электрических схем для коррекции динамических погрешностей. Отличительными особенностями таких приборов являются: отсутствие шкал для визуального отсчета показаний, сравнительно узкое по ширине поле записи (не более 50 мм), наличие специальных измерительных механизмов с большим вращающим моментом В приборах применяют магнитоэлектрические и электромагнитные (поляризованные) измерительные механизмы; используется запись на теплочувствительной бумаге, чернильная перьевая запись, запись на бумаге под копирку. Отечественной промышленностью освоен серийный выпуск быстродействующих самопишущих приборов с чернильной записью в криволинейной системе координат (приборы типов и др.).