2.1.6. Принцип действия магнитоэлектрического милливольтметра

Магнитная система милливольтметра (рис.3) состоит из подковооб­разного магнита, полюсных наконечников и цилиндрического сердеч­ника. В воздушном кольце­вом зазоре между полюсными наконечниками и сердечником вращается рамка из медного (реже алюминиевого) провода. Чаще всего рамка крепится на кернах, которые опира­ются на подпятники из агата или рубина. Момент, проти­водействующий вращению рамки, создаётся спираль­ными пружинами, которые одновременно служат и для подвода тока от термоэлек­трического преобразова-теля к рамке [1].

В

Рис. 3. Магнитная и подвижная системы милливольтметра:

1–постоянный магнит;

2–полюсный наконечник;

3–сердечник; 4–рамка;

5–стрелка; 6–керн;7–стойка;

8–агатовый подпятник;

9–пружина; 10–корректор нуля;

11–зажим;12–добавочное сопротивление; 13–противовес

более точных, а также в регистри­рующих приборах рамка подвешивается на тонких металлических лен­тах (рис. 4), которые соз­дают проти­водействующий момент и одновременно служат для подвода тока. С помощью грузиков подвиж­ная система уравновешива­ется так, чтобы центр ее тя­жести на­ходился на оси рамки. Ток, протекая через рамку, вызывает появление двух одинаковых сил, направленных в разные стороны и стремящихся повернуть рамку [1]. Вращающий момент, соз­даваемый этими силами, равен:

М_φ = k₂Eφ, или М_φ = k₂Gφ,

где k₂ — постоянный множитель, зависящий от геометрических размеров упругой детали; Е — модуль продольной упругости (при уравновешивании упругой спиральной пружиной); G — модуль сдвига (при уравновешивании закручиванием ленточного подвеса).

Изменения В и Е при изменении температуры окружающей среды не влияют на показания милливольтметра, так как обе величины изменяются почти одинаково. Тогда зависимость угла поворота рам­ки от величины тока может быть выра­жена приближенной формулой Ф~СI, из которой следует, что шкала милли­вольтметра равномерна и чувствитель­ность прибора одна и та же в любом месте шкалы.

Вприборах с рамкой на кернах не­обходимо учитывать момент трения в опорах, который вносит погрешность в результаты измерений и создает ва­риа­цию в показаниях прибора. Погрешно­сти вызыва­ются также неуравновешен­ностью по­движной системы, когда ее центр тяже­сти не совпадает с осью вра­щения. Неотбалансированный прибор имеет непрямолинейную зависимость угла отклонения от величины тока.

Отечественная приборостроительная промышленность выпускает показыва­ющие милливольтметры с различными пределами измерений.

2.1.7. Схема, исключающая влияние отклонений температуры свободного спая термопары на пока-зания милливольтметра, электрон-ного потенциометра

Измерительные схемы всех автоматических потенциометров предусматривают автоматическое введение поправки на температуру холодных спаев термопары. С этой целью они выполняются в виде неуравновешенного моста [1].

Рассмотрим электрическую схему автоматической компенса­ции температуры холодных спаев температуры (рис. 5). Термопара включается последовательно с неуравновешенным мостом, три плеча которого (R₁, R₂ и R₃) выполнены из манганина, а четвертое (R₄) – медное. Схема питается от стабилизирован­ного источника питания. До­бавочное сопротивление R_d служит для подгонки подавае­мого на мост напряжения до нужного значения.

При постоянном на­пряжении источника питания изменением сопротивления R_d можно настраивать мост для работы с термопарами различ­ных градуировок. От термо­пары до компенсационного моста прокла-дываются термо­электродные провода, от моста до измерительного прибора - медные.

При градуировочной темпе-ратуре холодных спаев термопары мост находится в равновесии, и разность потенциалов на вершинах моста cd р

Рис. 5. Электрическая схема автоматической компенсации температуры холодных спаев термопары:

1-компенсационный мост;

2-термопара;

3-милливольтметр; 4-источник сетевого питания;

авна нулю. С изменением температуры холодных спаев меняется сопротивлениеR₄, в следствии чего нарушается равновесие моста, и на его вершинах cd возникает разность потенциалов, которая должна быть равна по величине и противоположна по знаку изменению ТЭДС термопары, вызванному отклонением температуры ее холод­ных спаев от градуировочной [1].