วิธีการเปรียบเทียบกับการวัด

ในเทคโนโลยีการวัด มักใช้วิธีการเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ ซึ่งขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบค่าของปริมาณที่วัดได้กับค่าของปริมาณที่ทำซ้ำโดยการวัดพิเศษ ในกรณีนี้ สัญญาณที่แตกต่างกัน (ดิฟเฟอเรนเชียล) จะถูกวัด และเนื่องจากการวัดมักจะมีข้อผิดพลาดเล็กน้อย จึงมีความแม่นยำในการวัดสูง

วิธีนี้เป็นพื้นฐานของการทำงานของสะพานวัดและโพเทนชิออมิเตอร์

โดยปกติแล้ว ค่าที่ทำซ้ำโดยการวัดจะถูกปรับ และในกระบวนการวัด ค่าจะถูกตั้งค่าเท่ากับค่าของค่าที่วัดได้ทุกประการ

เมื่อทำการวัดสะพานจะใช้ตัวต้านทานเป็นตัววัด - รีโอคอร์ดโดยใช้ความต้านทานของตัวแปลงความร้อนที่สมดุลซึ่งจะเปลี่ยนเมื่ออุณหภูมิของวัตถุเปลี่ยนแปลง

โดยปกติจะใช้แหล่งจ่ายแรงดันคงที่พร้อมเอาต์พุตควบคุมในการวัดโพเทนชิออมิเตอร์ ในระหว่างการวัดโดยใช้แรงดันไฟฟ้าของแหล่งที่มาดังกล่าว EMF ที่สร้างโดยเซ็นเซอร์จะได้รับการชดเชย ในกรณีนี้วิธีการวัดนี้เรียกว่าการชดเชย

ในทั้งสองกรณี งานของอุปกรณ์ (อุปกรณ์) ต่อไปนี้เป็นเพียงการลงทะเบียนข้อเท็จจริงของความเท่าเทียมกันของค่าที่วัดได้และการวัด ดังนั้นข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้จึงลดลงอย่างมาก

การหาอุณหภูมิโดยการวัดสะพาน

ตัวอย่างเช่น พิจารณาหลักการทำงานของสะพานวัดในโหมดแมนนวล

รูปที่ 1a แสดงวงจรบริดจ์สำหรับวัดอุณหภูมิ Θ ของวัตถุบางอย่างเพื่อควบคุม OR (หรือวัด OI) พื้นฐานของวงจรดังกล่าวคือวงจรปิดของตัวต้านทานสี่ตัว RTC, Rp, Rl, R2 ซึ่งสร้างแขนสะพานที่เรียกว่า จุดเชื่อมต่อของตัวต้านทานเหล่านี้เรียกว่าจุดยอด (a, b, c, d) และเส้นที่เชื่อมต่อจุดยอดตรงข้าม (a-b, c-d) เรียกว่าเส้นทแยงมุมของสะพาน เส้นทแยงมุมเส้นหนึ่ง (c-d, รูปที่ 1.a) มาพร้อมกับแรงดันไฟฟ้า ส่วนอีกอัน (a-b) กำลังวัดหรือเอาต์พุต วงจรดังกล่าวเรียกว่าบริดจ์ซึ่งตั้งชื่อให้กับอุปกรณ์การวัดทั้งหมด

ตัวต้านทาน RTC เป็นทรานสดิวเซอร์การวัดอุณหภูมิหลัก (เทอร์มิสเตอร์) ซึ่งอยู่ใกล้กับวัตถุการวัด (มักจะอยู่ข้างใน) และเชื่อมต่อกับวงจรการวัดโดยใช้สายไฟยาวหลายเมตร

ข้อกำหนดหลักสำหรับตัวแปลงความร้อนดังกล่าวคือการพึ่งพาเชิงเส้นของความต้านทานที่ใช้งาน RTC กับอุณหภูมิในช่วงการวัดที่ต้องการ:

โดยที่ R0 คือค่าความต้านทานเล็กน้อยของตัวแปลงความร้อนที่อุณหภูมิ Θ0 (โดยปกติคือ Θ0 = 20 ° C):

α — ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวแปลงความร้อน

เทอร์มิสเตอร์โลหะที่ใช้บ่อยที่สุด TCM (ทองแดง) และ TSP (แพลทินัม) บางครั้งเรียกว่าเมทัลเทอร์มิสเตอร์ (MTP)

ตัวต้านทานแบบแปรผัน Rp คือรีโอคอร์ด (การวัด) ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งกล่าวถึงข้างต้นและทำหน้าที่ปรับสมดุลของตัวแปร RTC ตัวต้านทาน R1 และ R2 ทำให้วงจรบริดจ์สมบูรณ์ ในกรณีที่ความต้านทานเท่ากัน R1 = R2 วงจรบริดจ์เรียกว่าสมมาตร

นอกจากนี้ มะเดื่อ 1.a แสดงอุปกรณ์ว่าง (NP) สำหรับกำหนดความสมดุลของสะพานและลูกศรที่มีสเกลวัดเป็นองศาเซลเซียส

ข้าว. 1. การวัดอุณหภูมิโดยสะพานวัด: a) ในโหมดแมนนวล; b) ในโหมดอัตโนมัติ

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากวิศวกรรมไฟฟ้าว่าเงื่อนไขของความสมดุล (สมดุล) ของสะพานจะเกิดขึ้นเมื่อผลคูณของความต้านทานของแขนตรงข้ามของสะพานมีค่าเท่ากัน นั่นคือ โดยคำนึงถึงความต้านทานของสายไฟที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์:

โดยที่ Rp = Rp1 + Rp2 คือผลรวมของความต้านทานของเส้นลวด หรือสำหรับสะพานสมมาตร (R1 = R2)

ในกรณีนี้ ไม่มีแรงดันไฟฟ้าในแนวทแยงของการวัดและอุปกรณ์ศูนย์บ่งชี้ว่าเป็นศูนย์

เมื่ออุณหภูมิ Θ ของวัตถุเปลี่ยนแปลง ความต้านทานของเซ็นเซอร์ RTC เปลี่ยนไป ความสมดุลจะถูกรบกวน และจะต้องได้รับการฟื้นฟูโดยการเลื่อนแถบเลื่อนของลวดเลื่อน

ในกรณีนี้ ลูกศรจะเคลื่อนที่ไปตามแนวสเกลพร้อมกับตัวเลื่อน (เส้นประในรูปที่ 1.a หมายถึงการเชื่อมต่อทางกลไกระหว่างตัวเลื่อนและลูกศร)

การอ่านค่าจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่สมดุลเท่านั้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่วงจรและอุปกรณ์ดังกล่าวมักถูกเรียกว่าสะพานวัดสมดุล

ข้อเสียเปรียบหลักของวงจรการวัดที่แสดงในรูป 1.a คือข้อผิดพลาดที่เกิดจากความต้านทานของสายไฟ Rp ซึ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบ

ข้อผิดพลาดนี้สามารถกำจัดได้โดยใช้วิธีเชื่อมต่อเซ็นเซอร์แบบสามสาย (ดูรูปที่ 1.b)

สาระสำคัญของมันอยู่ที่ความจริงที่ว่าด้วยความช่วยเหลือของสายที่สาม «c» บนของเส้นทแยงมุมของแหล่งจ่ายจะถูกย้ายโดยตรงไปยังความต้านทานความร้อนและสายไฟที่เหลืออีกสองเส้นRп1และRп2อยู่ในแขนที่อยู่ติดกันที่แตกต่างกันเช่น สถานะสมดุลของสะพานสมมาตรถูกแปลงดังนี้:

ดังนั้นเพื่อกำจัดข้อผิดพลาดอย่างสมบูรณ์ก็เพียงพอแล้วที่จะใช้สายเดียวกัน (Rp1 = Rp2) เมื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับวงจรบริดจ์

ระบบควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ

ในการใช้โหมดการวัดอัตโนมัติ (รูปที่ 1b) ก็เพียงพอแล้วที่จะเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์ที่ไวต่อเฟส (U) และมอเตอร์แบบกลับด้านได้ (RD) พร้อมกระปุกเกียร์เข้ากับเส้นทแยงมุมของการวัดแทนที่จะเป็นอุปกรณ์ศูนย์

ทางขับจะเลื่อนตัวเลื่อน RP ไปในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่งจนกว่าจะมีความสมดุล ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัตถุ แรงดันคร่อมเส้นทแยงมุม a-b จะหายไป และมอเตอร์จะหยุดทำงาน

นอกจากนี้ เครื่องยนต์จะย้ายตัวชี้ตัวบ่งชี้และตัวบันทึก (PU) หากจำเป็นเพื่อบันทึกการอ่านบนแถบแผนภูมิ (DL) แถบกราฟิกขับเคลื่อนด้วยความเร็วคงที่โดยมอเตอร์ซิงโครนัส (SM)

จากมุมมองของทฤษฎีการควบคุมอัตโนมัติ การติดตั้งการวัดนี้เป็นระบบควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ (SAK) และอยู่ในกลุ่มของระบบเซอร์โวที่มีการป้อนกลับเชิงลบ

ฟังก์ชันป้อนกลับทำได้โดยการเชื่อมต่อเพลามอเตอร์ RD เข้ากับเรคคอร์ด Rp จุดที่กำหนดคือเทอร์โมคัปเปิล TC ในกรณีนี้ วงจรบริดจ์ทำหน้าที่สองอย่าง:

1. การเปรียบเทียบอุปกรณ์

2.ตัวแปลง (ΔR เป็น ΔU)

แรงดันไฟฟ้า ΔU เป็นสัญญาณผิดพลาด

มอเตอร์ถอยหลังเป็นองค์ประกอบผู้บริหาร และค่าเอาต์พุตคือการเคลื่อนที่ของลูกศร 1 ลูก (หรือหน่วยบันทึก) เนื่องจากจุดประสงค์ของแต่ละ SAC คือเพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับค่าที่ควบคุมในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการรับรู้ของมนุษย์

วงจรจริงของสะพานวัด KSM4 (รูปที่ 2) ซับซ้อนกว่าที่แสดงในรูปเล็กน้อย 1.b.

ตัวต้านทาน R1 เป็นรีคอร์ด - ลวดที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูงพันบนลวดฉนวน มอเตอร์เคลื่อนที่จะเลื่อนไปบนลวดสไลด์และพาดผ่านบัสทองแดงที่ขนานกับลวดสไลด์

เพื่อลดอิทธิพลของความต้านทานการสัมผัสชั่วคราวของมอเตอร์ที่มีต่อความแม่นยำของการวัด ลวดเลื่อนสองส่วนที่แยกออกจากมอเตอร์จะรวมอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของสะพาน

วัตถุประสงค์ของตัวต้านทานที่เหลือ:

• R2, R5, R6 — เลื่อน เพื่อเปลี่ยนขีดจำกัดการวัดหรือช่วงมาตราส่วน

• R3, R4 — เพื่อตั้งค่า (เลือก) อุณหภูมิที่จุดเริ่มต้นของมาตราส่วน

• R7, R9, P10 — ทำวงจรบริดจ์ให้สมบูรณ์

• R15 — เพื่อปรับความเท่าเทียมกันของความต้านทานของสายไฟ Rп บนแขนต่างๆ ของสะพาน

• R8 — เพื่อจำกัดกระแสเทอร์มิสเตอร์;

• R60 — เพื่อจำกัดกระแสอินพุตของเครื่องขยายเสียง

ตัวต้านทานทั้งหมดทำจากลวดแมงกานีส

สะพานนี้ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (6.3 V) จากขดลวดพิเศษของหม้อแปลงไฟฟ้าหลัก

แอมพลิฟายเออร์ (U) — AC ที่ไวต่อเฟส

Executive Reversible Motor (RD) เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำสองเฟสที่มีกระปุกเกียร์ในตัว

ข้าว. 2. แผนผังของอุปกรณ์ KSM4 ในโหมดการวัดอุณหภูมิช่องสัญญาณเดียว