Примеры схем вторичных показывающих и регистрирующих приборов, построенных на компенсационной схеме

1. Прибор для записи пневматического сигнала

1 – рычаг; 2 – элементарный преобразователь сопло-заслонка; 3 – постоянный дроссель; 4 – мембрана; 5 – рычаг;

6 – леска; 7 – отсчетное устройство; 8 – корректирующий винт; 9 – пружина обратной связи; 10 – сильфон.

Прибор типа ПВ (пневматический вторичный прибор) применяется для измерения любых технологических параметров, предварительно преобразованных в давление сжатого воздуха.

Измерительная цепь состоит из четырех преобразователей:

1. Преобразование давление Р в силу F_ВХ, приложенную к рычагу Þ сильфон 10.

2. Преобразование силы F_ВХ в момент М_ВХ – большее плечо рычага 1- а Þ рычаг 1.

3. Следящая цепь – преобразование момента М_ВХ в перемещение стрелки l₁ Þ 1 – 7.

4. Цепь обратной связи F_М Þ пружина 9 и меньшее плечо рычага 1- в.

Принцип работы -

близок к принципу работы преобразователя силы в давление.

Рабочее давление Р, преобразованное через момент М_ВХ(F_ВХ) в перемещение l преобразователем сопло-заслонка 2-3, вызывает прогиб мембраны 4, связанной с левым плечом рычага 5. При этом правый конец рычага 5 тянет, связанную с ним леску 6, вызывая тем самым перемещение l₁ (растяжение) пружины обратной связи 9 и стрелки отсчетного устройства 7. Это перемещение l₁ является одновременно выходным сигналом следящей системы и сигналом цепи обратной связи.

Растяжение пружины 9 вызывает силу F_М, которая через меньшее плечо рычага 1–в, создает на нем момент М_М(F_М).

Окончание преобразования - М_ВХ(F_ВХ) = М_М(F_М)±М_КОР(поз.8).

Изменение начального натяжения пружины 9 осуществляется корректором 8.

Пневматические приборы имеют линейную шкалу и могут применяться для отображения 1, 2 или 3 параметров одновременно.

2. Прибора для записи электрического сигнала – напряжения постоянного тока и токовых сигналов

1 – неуравновешенный мост;

2 – реохорд (реостат с линейной характеристикой);

3 – усилитель;

4 – отсчетное устройство;

5 – реверсивный электродвигатель.

По такой схеме собирается, например, компенсатор потенциометрический (измерение нулевым методом).

Измерительная цепь состоит из двух преобразователей:

1. Цепь прямого преобразования – преобразование измеряемого напряжения U в поворот вала электродвигателя 5 (f(U_Д)) и перемещение механически связанной с ним стрелки 4 показывающего прибора Þ мост 1, усилитель 3, э/двигатель 5, отсчетное устройство 4.

2. Цепь обратной связи – компенсация DU измеренного сигнала U напряжением меры U_M, создаваемым за счет перемещения механически связанного с э/двигателем 5 движка реохорда 2.

Принцип работы

основан на уравновешивании (компенсации) измеряемого напряжения U.

Во входную цепь усилителя 3 последовательно с измеряемым напряжением включен неуравновешенный мост 1. Его выходное напряжение U_M действует встречно с измеряемым и поэтому к входу усилителя 3 прилагается их разность DU = U – U_M.

Эта разность усиливается U_Д и приводит в действие реверсивный э/двигаетль 5. Вал э/двигателя 5 перемещает движок реохорда 2 и стрелку отсчетного устройства 4. Это перемещение l является одновременно выходным сигналом следящей системы и входным сигналом преобразователя в цепи обратной связи, функцию которого неуравновешенный мост 1.

Для устранения помех (обеспечения постоянства рабочего тока) питание мостовой схемы осуществляется от стабилизированного источника питания.

Т.к. 2 – реохорд, то статическая характеристика неуравновешенной мостовой схемы 1, как обратного преобразователя перемещения l в напряжение U_M также линейная. Таким образом, шкала автоматического компенсатора оказывается равномерной.

Промышленностью выпускаются потенциометры, отличающиеся в основном конструктивным оформлением (габаритные размеры, вид и форма шкалы, способ регистрации и т.д.).

Компенсатор для измерения унифицированных токовых сигналов – автоматический миллиамперметр с нулевым методом измерения.

Принципиальная схема такого преобразователя полностью совпадает с аналогичной схемой автоматического потенциометра за исключением линии подвода токового сигнала.

Входной токовый сигнал i преобразуется в напряжение U за счет прохождения через резистор, включенный во входную цепь прибора.

Таким облразом, промышленный компенсатор для измерения токовых сигналов практически представляет собой автоматический потенциометр, снабженный входным резистором.