Потенциометры. Устройство. Принцип действия.

Рис. 1. Принципиальная схема потенциометра с термоэлектрическим термометром

Практическую реализацию компенсационного метода измерения термо-ЭДС рассмотрим на примере работы потенциометра с ручной компенсацией ПП-63.

П

Основной особенностью потенциометра является то, что в нем развиваемая термоэлектрическим термометром термо-Э.Д.С. уравновешивается (компенсируется) равным по величине, но обратным по знаку напряжением от источника тока, расположенного в приборе, которое затем измеряется с большой точностью.

Потенциометр (рис. 1) состоит из трех смежных электрических контуров. Контур I образует измерительную цепь, в которую включены источник постоянного тока Б, переменный резистор Rр.т служащий для изменения величины рабочего тока, сравнительный резистор Rс, уравновешивающий резистор (реохорд) Rр и кнопка К. Контур II представляет собой цепь нормального элемента НЭ, который развивает строго постоянную э.д.с, равную ±1,0186В. Контур III образован цепью термоэлектрического термометра Т. В контуры II и III поочередно включается посредством переключателя П нулевой гальванометр Г, представляющий собой чувствительный прибор с двусторонней шкалой.

Измерение температуры с помощью потенциометра производится следующим образом. Устанавливают переключатель П в положение 1, замыкается цепь контура II, затем нажатием кнопки К замыкают цепь измерительного контура I и реостатом Rр.т. регулируют рабочий ток до тех пор, пока стрелка гальванометра Г не установится на нулевую отметку. Отсутствие тока в контуре II наступает в тот момент, когда Э.Д.С. нормального элемента Е с будет уравновешена обратным по знаку падением напряжения на сравнительном резисторе Rс (на участке ab). В этом случае рабочий ток в измерительной цепи

(1)

После этого приступают к измерениям. Размыкают кнопку К и переводят переключатель П в положение 2, в результате чего к измерительному контуру I вместо контура II подключается контур III термоэлектрического термометра. Вновь замыкают кнопкой К измерительную цепь и при помощи скользящего по реохорду Rр движка изменяют сопротивление Rр' участка bс до момента установки стрелки гальванометра на нулевую отметку. Указанное положение движка (точка с) характеризует состояние электрического равновесия, при котором ток в цепи термометра Т отсутствует, так как измеряемая термо-Э.Д.С. термометра компенсируется равным ей по величине и обратным по знаку падением напряжения на участке реохорда bс. При полной компенсации

(2)

Таким образом, определение термо-Э.Д.С. термоэлектрического термометра сводится к измерению сопротивления Rр. Шкала потенциометра, нанесенная вдоль реохорда Rр, проградуирована непосредственно в мВ. Сопротивление гальванометра и внешней соединительной линии не оказывает влияния на результаты измерений.

Лабораторный переносной потенциометр ПП-63 предназначен для измерения термо-Э.Д.С. в диапазоне 0–100 мВ и служит для поверки магнитоэлектрических милливольтметров и автоматических потенциометров. Класс точности 0,05. Лицевая панель потенциометра показана на рисунке 2.

Рис. 2. Общий вид панели переносного потенциометра ПП-63

На панели прибора смонтированы:

· гальванометр 11 магнитоэлектрической системы с подвижной частью, укрепленной на растяжках;

· измерительное сопротивление потенциометрической схемы прибора, выполненное в виде ступенчатого переключателя 8 на 24 положения и реохорда 7;

· регулировочное сопротивление 1, выполненное в виде сдвоенного ползункового реостата «РАБОЧИЙ ТОК», имеющего две рукоятки: для грубой регулировки рабочего тока (меньшая рукоятка) и для плавной (большая рукоятка);

· источник регулируемого напряжения 2, выполненный и виде сдвоенного ползункового реостата «НАПРЯЖЕНИЕ», имеющего две рукоятки: для грубой регулировки напряжения меньшая рукоятка и плавной – большая рукоятка;

· штепсельный переключатель пределов потенциометра 5, имеющий 3 положения:

· «X 0,5» – предел 0–25 мВ,

· «X 1» – предел 0–50 мВ,

· «X 2» –- предел 0–100 мВ;

· переключатель схемы потенциометра 10 на два положения:

· «К» – установка рабочего тока потенциометра,

· «И» – измерение Э.Д.С. или напряжения;

· две кнопки 9 «ГРУБО» и «ТОЧНО» для включения гальванометра 11;

· переключатель 6 «РОД РАБОТЫ» на семь рабочих положений:

· «ПОВЕРКА (25 мВ, 50 мВ, 100 мВ)»,

· «ПОТЕНЦИОМЕТР»,

· «ИРН (25, 50, 100 мВ)»;

· переключатель 4, имитирующий линию при поверках пирометрических милливольтметров и имеющий шесть рабочих положений (0,6; 1,6; 15; 5; 16,2; 25 Ом);

· выключатель питания 14 «ПИТАНИЕ ВКЛ»;

· переключатель 12 «+», «—», служащий для изменения полярности компенсационного напряжения потенциометра;

· зажимы «X» для подключения измеряемых Э.Д.С. или напряжения и для снятия напряжения от источника регулируемого напряжения.

Кроме зажимов «X» потенциометр имеет дополнительные парные зажимы «Г», «НЭ», «БП» и «БИ» для подключения к нему соответственно наружных устройств: гальванометра, нормального элемента и источников питания (при неисправных аналогичных внутренних устройствах). Соответствующие переключатели при работе на внутренних устройствах должны находиться в положении «В».