Методы построения приборов сравнения (компенсации)
Методы построения приборов сравнения (компенсации) - раздел Приборостроение, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ
В Большой Группе Измерительных Приборов Реализуется Метод Сра...
В большой группе измерительных приборов реализуется метод сравнения измеряемой величины с ее мерой (мерой называется образец, представляющий собой техническое средство, служащее для вещественного воспроизведения единицы определенной физической величины). Чаще всего применяются приборы с дифференциальным или нулевым методом сравнения. При дифференциальном методе сравнения измеряемая величина непосредственно или косвенно сравнивается с мерой, а о результате сравнения судят по разности одновременно производимых этими величинами эффектов. При нулевом методе сравнения измеряемая величина сравнивается с мерой, а результирующий эффект воздействия этих величин на индикатор доводится до нуля. К приборам, реализующим этот метод измерения, относятся потенциометры (компенсаторы) и мосты. Эти приборы широко применяются как для измерения напряжения и тока, так и для измерения параметров электрических цепей (, , ).
У приборов, работающих по методу сравнения, большая чувствительность, чем у других типов приборов, что обеспечивает наименьшую погрешность измерения.
Потенциометр постоянного тока (компенсатор). Принципом работы потенциометра постоянного тока является уравновешивание (компенсация) поверяемого напряжения или ЭДС известным с высокой степенью точности напряжением. В качестве компенсирующего обычно используют падение напряжения на образцовом резисторе, сопротивление которого известно с относительной погрешностью, не превышающей ±(0,01—0,001) %.
Принцип компенсационного метода измерения наиболее просто можно понять при анализе схемы, приведенной на рис. 13, где — нормальный элемент, ЭДС которого точно известна; — измеряемая ЭДС; НИ — нуль-индикатор (обычно магнитоэлектрический гальванометр); — образцовый резистор; — резистор с точно известным регулируемым сопротивлением; — реостат; ВБ — вспомогательный источник питания.
Рис. 4.13. Схема компенсационнго метода измерения
Рис. 4.14. Схема измерения сопротивления
Методика измерения ЭДС заключается в следующем. Сначала устанавливается определенное для потенциометра значение рабочего тока. Для этого переключатель ставят в положение и сопротивление реостата изменяют до тех пор, пока гальванометр НИ не покажет отсутствия тока . Это будет при ,т.е. при рабочем токе Затем переключатель ставят в положение и при этом перемещением движка реостата добиваются отсутствия тока в гальванометре. При этом искомое значение ЭДС . Значение рабочего тока во время измерений должно быть, очевидно, постоянным.
Высокая точность компенсационного метода измерения обеспечивается высокой чувствительностью гальванометра, высокой точностью параметров нормального элемента и резисторов, а также высокой стабильностью вспомогательного источника питания. Погрешность измерения у современных потенциометров с ручным и полуавтоматическим уравновешиванием не превышает ±0,02 %. Погрешность измерения автоматических компенсаторов несколько хуже, но не превышает (0,1—0,5) %.
Потенциометр не потребляет энергии от поверяемой цепи и не вызывает нарушений режима ее работы, что является большим достоинством компенсационного метода измерения.
При помощи потенциометра можно также измерять токи и сопротивления. Для определения тока в цепь включается образцовый резистор с сопротивлением на котором измеряется напряжение . Затем по формуле вычисляется ток.
Для измерения сопротивления резистора его включают в цепь последовательно с источником постоянного напряжения и образцовым резистором (рис. 4.14). При помощи переключателя поочередно измеряют потенциометром на сопротивлениях и падение напряжения и (во время измерений ток I должен оставаться неизменным).
Сопротивление резистора
Рис. 4.15. Мостовая схема измерения
По значению сопротивления рабочей цепи потенциометры постоянного тока делятся на две группы: низкоомные и высокоомные. К низкоомным относятся компенсаторы, имеющие суммарное сопротивление контура рабочего тока, равное 50—1500 Ом. Компенсаторы, сопротивление контура рабочего тока которых превышает 10 кОм, относятся к высокоомным.
Следует отметить, что существуют потенциометры и для измерений в цепях переменного тока с определением не только значений токов и напряжений, но и сдвига фаз между ними. Потенциометры переменного тока по точности измерений значительно уступают потенциометрам постоянного тока в основном из-за отсутствия меры ЭДС переменного тока, аналогичной нормальному элементу.
Мостовые измерительные схемы. Мостовые схемы, реализующие метод сравнения, широко применяются для измерения параметров пассивных элементов электрических цепей. На рис. 4.15 представлена простейшая мостовая цепь, к которой могут быть приведены мостовые цепи более сложной конфигурации.
Пусть , , ,— комплексные сопротивления плеч моста. Если ток индикатора НИ равен нулю - подобный режим называется режимом равновесия моста, топотенциалы точек и равны и одинаковы токи , . Поэтому и откуда следует условие равновесия
или
При известных сопротивлениях трех плеч уравновешенного моста сопротивление четвертого плеча (например, ) определяется из равенства
.
Широко применяемые при измерении относительно больших величин мостовые схемы имеют существенные ограничения по точности при малых значениях активных сопротивлений, емкостей и индуктивностей.
УТВЕРЖДЕНО
Ученым советом МГУПИ
в качестве учебного пособия
предоставлено кафедрой
электротехника и электроника
ИС-7 МГУПИ,
Зав.кафедрой д.т.н.,
проф. Шат
Полупроводниковые материалы
Работа полупроводниковых приборов основана на использовании электрических свойств материалов, называемых полупроводниками.
По электропроводности полупроводники занимают про
P-n-переход и его свойства
В p-n-переходе концентрация основных носителей заряда в p- и n-областях могут быть равными или существенно различаться. В первом случае p-n-переход называется симметричным, во второ
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодомназывается прибор, который имеет два вывода (приставка "ди-" означает два) и содержит один p-n-переходов. Все полупроводниковые диоды можно раздел
Биполярные транзисторы
Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой р-n-перехода. Технология изготовления биполярных транзисторов может быть разл
Полевые транзисторы
Полевым транзисторомназывают полупроводниковый электропреобразовательный прибор, ток которого управляется электрическим полем и который предназначен для усиления электрической мощн
Тиристоры.
Тиристоры– это полупроводниковые приборы с тремя или более p-n-переходами, которые имеют два устойчивых состояния и применяются как мощные электродные ключи.
Тиристоры име
Интегральные схемы.
Микроэлектроника –это направление электроники, позволяющее с помощью комплекса технологических, конструктивных и схемотехнических средств создавать малогабаритные, высоконадежные и
Параметры и характеристики усилителей
Основным параметром усилительного устройства является его коэффициент усиления.
В соответствии с разделением усилителей на усилители напряжения, тока и мощности различают:
Принцип работы усилителя
Усилительные устройства предназначены для усиления переменных сигналов и, в частности, синусоидальных сигналов, подаваемых на вход усилителя.
Наличие одного только усилительного элемента (
Эмиттерный повторитель
Малое Rвх и высокое Rвых сопротивления является недостатком УОЭ, не позволяющим к его входу подключать высокоомных источник входного сигнала и низкоомное нагрузочное устройств
Усилительный каскад на полевом транзисторе
Большое распространение получили усилительные каскады на полевых транзисторах, так как они обладают значительно большим входным сопротивлением по сравнению с усилительными каск
Истоковый повторитель
Усилительный каскад, аналогичный эмиттерному повторителю может быть построен на полевом транзисторе, называется каскад истоковым повторителем. Схема его приведена на рис.2.11.
Усилители мощности
Рассмотренные ранее усилительные каскады обеспечивают получение на выходе сигналов, мощность которых значительно выше мощности входных сигналов, однако, основным показателем работы этих каскадов яв
Многокаскадные усилители
Рассмотренные выше однокаскадные усилители имеют, как правило, коэффициент усиления порядка нескольких десятков или сотен единиц. Однако, в реальных устройствах промышленной электро
Усилитель постоянного тока
Для многих практических задач необходимо усиливать медленно изменяющиеся во времени электрические сигналы, являющиеся сигналами низкой частоты (в автоматике, системах управления и с
Обратные связи в усилителях
Конструирование различных электронных устройств на основе ОУ производится с использованием обратных связей. Обратной связью (ОС) называется передача части энергии выходного сигнала
Операционный усилитель
Операционный усилитель с отрицательной обратной связью наиболее часто применяется на практике (см. рис.2.21). Отрицательный характер ОС обусловлен подачей U1 на инвертирующий вход ОУ, та
Избирательный усилитель
Рассмотренные выше схемы усилителей предназначены для усиления входных сигналов в широкой полосе частот.
Генераторы электрических сигналов
Генераторы гармонических сигналов предназначены для преобразования энергии источника питания в энергию электрического сигнала синусоидальной формы требуемой частоты и мощности. На
Источники питания электронных устройств
Для работы различных электрических устройств необходимы источники электрической энергии (источники питания) постоянного напряжения. Преобразование переменного напря
Однополупериодный выпрямитель
Схема и временные диаграммынапряжений и токов однополупериодного выпрямителя приведены на рис.2.31. схема содержит Тр, в цепь вторичной обмотки которого включены последовательно, диод Д и сопротивл
Сглаживающие фильтры
Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер и его нельзя непосредственно использовать для питания электронных устройств. Поэтому для уменьшения коэффициента пульсаций на входе выпрямителя п
Внешняя характеристика выпрямителя
Внешней характеристикой выпрямителя называют зависимость напряжения на нагрузочном устройстве от тока в нем UН = ƒ(IН). Наличие такой зав
Стабилизаторы напряжения
Уменьшение напряжения нагрузки UН при изменении потребляемого тока IН (рис.2.35) или из-за изменения температуры является нежелательным явлением, т.к. снижают надежность работ
Амплитудой импульса А;
длительностью импульса tи обычно определяемой на уровне 0,1 А;
длительностью фронта импульса tф – временем нарастания импульса от 0,
Электронные ключи и простейшие формирователи импульсов
В состав многих импульсных устройств входят электронные ключи. Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор, операционный
Импулсьный режим работы операционных усилителей
Интегральные операционные усилители (ОУ) находят широкое применение в импульсной технике. Передаточная характеристика ОУ имеет вид рис.3.15, соответствующий передаточной характерист
Триггеры
Одно из наиболее распространённых импульсных устройств, относящимся к базовым элементам цифровой техники, — триггер (от англ. trigger — спусковой крючок).
Триггером
Счетчики импульсов
Подсчёт числа импульсов является наиболее распространённоё операцией в устройствах цифровой обработки информации. Повышенный интерес к таким устройствам объясняется их высокой точно
Регистры, дешифраторы, мультиплексоры
Регистромназывают устройство, предназначенное для записи и хранения дискретного «слова» – двоичного числа или другой кодовой комбинации.
Регистр – один из основных элемент
Преобразователи (ЦАП и АЦП)
Поскольку информация на входах цифровых устройств обычно представляется в двоичном коде, а большинство исполнительных механизмов для автоматизированного управления технологическими
Основные сведения о микропроцессорах
История развития современных средств вычислительной техники насчитывает около 50 лет, однако, за этот период уже сменилось четыре поколения ЭВМ, существенно отличающихся друг от дру
Характеристики измерительных приборов
Основными являются диапазон измерений, чувствительность, порог чувствительности, потребляемая мощность, погрешности.
Диапазон измерений– область значений измеряемой величи
Системы электроизмерительных приборов
В приборах магнитоэлектрической системевращающий момент создается в результате взаимодействия постоянного магнита с проводником с током. Подвижной частью может быть рамка с током и
Условные обозначения на шкале приборов
При практическом применении приборов необходимо определить их пригодность к предстоящему измерению той или иной величины. Данные о приборе в виде условных обозначений указываются на их шкалах и при
Электронные приборы непосредственной оценки
Большое распространение, наряду с вышенаписанным, получили электронные приборы для измерения тока и напряжения. Рассмотрим основные принципы построения электронных вольтметров.
Измерение параметров электрических цепей
Основными параметрами электрических цепей являются: для цепи постоянного тока сопротивление R, для цепи переменного тока активное сопротивление
Измерения электрических величин цифровыми приборами
Цифровыми измерительными приборами (ЦИП) называются приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, т. е. показания которых представлены в цифро
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
, 
, 
).
— нормальный элемент, ЭДС которого точно известна; 
— измеряемая ЭДС; НИ — нуль-индикатор (обычно магнитоэлектрический гальванометр); 
— образцовый резистор; 
— резистор с точно известным регулируемым сопротивлением; 
— реостат; ВБ — вспомогательный источник питания.
ставят в положение 
и сопротивление реостата 
. Это будет при 
, т.е. при рабочем токе 
Затем переключатель 
реостата 
. Значение рабочего тока во время
(0,1—0,5) %.
в цепь включается образцовый резистор с сопротивлением 
. Затем по формуле 
вычисляется ток.
и образцовым резистором 
и 
(во время измерений ток I должен оставаться неизменным).
, 
, 
,— комплексные сопротивления плеч моста. Если ток индикатора НИ равен нулю - подобный режим называется режимом равновесия моста, топотенциалы точек 
и 
равны и одинаковы токи 
, 
. Поэтому 
и 
откуда следует условие равновесия
или
.
Новости и инфо для студентов