Тікбұрышты-координатты компенсатор жұмыс істеуші тоқтардың бір- біріне қатысты фазалық ауытқуларының бұрышы 90°- қа тең. 8.4- суретте осындай компенсатордың суреті көрсетілге

10.4-сур. – Тікбұрышты-координаттық компенсатор

R – реттелетін резистор; а-b – кернеу бірлігінде градуирленген мөлшерлегіш сым; А – амперметр; Т_Р – болатсыз трансформатор (ауалық); НИ – нөль индикатор; R_f – кедергілер магазині; c-e – – кернеу бірлігінде градуирленген мөлшерлегіш сым.

I₁ тоғы берілген мәнді орнатады, ал U_ab кернеуі ПК₁ кедергісімен анықталады. Екінші жұмыс істеуші тізбекте ағатын I₂ тоғы Тр трансформаторының екінщі тізбегіндегі индуктивті кедергі болмашы болғандықтан I₁ тоғынан фаза бойынша 90°- қа қалып отырады.

I₁ мәнінің тұрақтылығында және f жиілігінде I₂ тоғымен пайда болатын ПК₂ бөліміндегі U_ce кернеуінің құлауы тұрақты. ПК₁ және ПК₂ кедергілері таза активті болғандықтан, U_ab и U_ce кернеулері тоқтармен фаза бойынша сәйкес келеді, бірақ бір- біріне қатысты 90°- қа ығысқан. I₂- тоғы мынаған тең:

;

мұндағы w - тоқтың бұрыштық жиілігі;

М – ауалық трансформатордың өзара индукциясының коэффициенті;

R – екінші жұмыс істеуші тізбектің толық активті кедергісі.

Формула бойынша жиілікті өзгерту I₂ тоғының өзгеруіне әкеледі, олай болса ПК₂ мөлшерленген сымның межелігінің градуирленуінің өзгеруі болады. Бұдан құтылу үшін қатынасы берілген мәндер шегіндегі барлық жиіліктерде өзгеріссіз қалатындай етіп R₂- ні өзгерту керек. Осы мақсатта мәні кедергіге тәуелді болып өзгеретін R_f кедергілер магазинін қосады.

U_х фазасы мен модулін келесі формулалар арқылы табамыз:

;

мұндағы U_x₁ –а-b сымының межелігі бойынша алынған кернеу;

U_x₂ –c-сымының межелігі бойынша алынған кернеу;

j - U_х векторы мен U_х1құрамдауышының арасындағы бұрыш.

10.3 Автоматтық компенсаторлар

Толық және толық емес тепе- теңдік қалпына келтіруі бар тұрақты және айнымалы тоқтардың автоматтық компенсаторлары болады. 8.5- суретте толық тепе- теңдік қалпына келтіруі бар тұрақты тоқтың автоматтық компенсаторының схемасы көрсетілген

Е_х өлшенетін ЭҚК- і R₁+R^¢; R₂+R^¢¢; R₃және R₄ резисторларымен құрылатын көпір диагоналінде U_cd кернеуімен тепе- теңдік қалпына келтіріледі.

10.5 - Толық тепе- теңдік қалпына келтіруі бар тұрақты тоқтың автоматтық компенсаторы.

Егер өлшенущі ЭҚК пен компенсациялаушы кернеу тең емес болса (Е_х ¹ U_cd), онда айырымы У күшейткішіне беріледі, онда ол күшейіп роторы R айнымалы резистордың қозғалмалы түйіспесімен және есеп беруші құрылғының нұсқағышымен байланысқан М керіқимылды қозғалтқышына беріледі. Ротордың айналу бағыты айырымның таңбасына байланысты .

U_К көмекші кернеуі тұрақтандырылған болуы керек.

Негізгі келтірілген қателік ± (0,25 – 1,0)% шектерінде жатады.

Автоматтық реттеу мен өндірістік үрдістерді басқару үшін қозғалтқыш роторымен әсерге түсетін басқарушы құрылғылар мен түйіспелер қарастырылады.

10.6- суретте толық емес тепе- теңдік қалпына келтіруі бар тұрақты тоқтың автоматтық компенсаторлары кескінделген.

10.6-сурет - толық емес тепе- теңдік қалпына келтіруі бар тұрақты тоқтың автоматтық компенсаторы.

Берілген типтің компенсаторы теріс кері байланыспен қапсырылған тұрақты тоқ күшейткіші (ТТК) көрінісінде болады. Берілген схема үшін мына қатынастар дұрыс:

мұндағы S – тұрақты тоқ күшейткішінің сезімділігі (түрлену коэффициенті).

Осылайша, бірінші теңдікке қойып, мынаны аламыз:

Егер R_КБ пен S- тің мәндерін болатындай етіп таңдап алсақ, онда теңдеу келесі түрге көшеді:

Бұл жағдайда барлық тізбектің түрлену коэффициенті тек қана R_КБ кедергісімен анықталады.

Айнымалы тоқтың автоматтық компенсаторларында компенсация үрдісінде компенсациялаушы кернеудің амплитудасы мен фазасын өзгерту қажет. Параметрлердің біреуін компенсациялау ең қарапайым жағдайлардың бірі. 10.7- суретте айнымалы тоқтың қарапайым автоматтық компенсаторы көрсетілген.

10.7- сур. Айнымалы тоқтың қарапайым автоматтық компенсаторы.

Ол R₁, R₂ және R₃ = R₃¢+ R₃¢¢ кедергілерінің төрт иықты сұлбасының көрінісі болып табылады. Көпірдің шығу диагоналіне КҚ кері бағытталған қозғалтқышты басқаратын К күшейткіші қосылған. Резисторлардың біреуінің кедергісін (R₁ немесе R₂) өлшенетін шаманың әсерімен өзгерткен кезде көпірдің тепе- теңдігі бұзылады. Көпірдің разбалансының кернеуі қозғалтқыш роторының бұрылысын тудырады. Керіқимылды қозғалтқыштың роторымен механиалық байланысқан R₃ резисторының қозғалмалы түйіспесімен схема тепе- теңдік күйге келеді. Көпірді тағайындауға байланысты КҚ қозғалтқыштың КҚ-тың есеп беруші құрылғыға ЕҚ немесе орындалатын (автоматика схемасында) жетек келтіріледі.

Дәлдігі – 0,2 класынан. Сезімділік шеті 100 мкВ- тан көп емес. КСП4 типті аспаптарды қолданылады..

Компенсациялаушы кернеудің амплитудасы мен фазасын компенсациялау үшін 10.8- суретте көрсетілген автоматтық полярлы- координаттық компенсатордың схемасын қолданады. U_x өлшенетін кедергі U_К компенсациялаушы кернеумен тепе- теңдік қалыпқа келтіріледі. Амплитуда мен фаза бойынша компенсацияға қол жеткізу үшін бөлгіш роторы айнымалы тоқтың М₁ кері бағытты қозғалтқышының роторымен байланысқан Фр фазареттегішінен қоректенеді.

К₁ фазалықсезімді күшейткіш фазалардың айырымына қарсы әсер етеді. К₂ күшейткіші DU- абсолют мәніне қарсы әсер етеді. М₂ қозғалтқышының роторы U_Х және U_К кернеулерінің абсолют мәндері бойынша тепе- теңдік қалып орнағанға дейін айналады. Компенсация U_Х өлшенетін кернеу U_К кернеуімен модулдері бойынша теңескенде және фазалары бойынша қарама- қарсы болғанда пайда болады.

U_К мәнінің есептелуі R кернеу бөлгішінің межелігі бойынша, ал фазалары- фазалықреттеуіштің роторының айналу бұрышы бойынша жүргізіледі.

Айнымалы тоқтағы автоматтық компенсатордың басқа түріне схемасы 10.9- суретте көрсетілген дифференциалды-трансформаторлық бергіштері бар аспаптар жатады

10.8 - Автоматтық полярлы-координатты компенсатор.

Олар сұйықтың қысымын, деңгейін, шығынын және т.б. тіркеу үшін қолданылады.

10.9- сур. Айнымалы тоқтағыдифференциалды-трансформаторлық бергіштері бар компенсаторлар

Негізгі түзілімдері: ДТТ – дефференциалды-трансформаторлық түрлендіргіш; КДТ – компенсациондық дефференциалды-трансформаторлық түрлендіргіш. ДТТ және КДТ құрылғылары – ұқсас.

ДТТ-нің қандай да бір механикалық күштің әсерінен катушка айналасында орын ауыстыру мүмкіндігі бар. ДТТ шығысында х орын ауыстыруына пропорционал U_Хсигналы пайда болады. айырымы К күшейткішімен күшейіп КҚ кері бағытты қозғалтқышына беріледі. КҚ білігінің бұрылысы КДТ тығынжылының орын ауыстыруын туғызып, U_К мәнін U_Х = U_К теңдігіне жеткенге дейін өзгертед. Тепе- теңдік жағдайында КҚ кері бағытты қозғалтқышының білігінің a бұрылыс бұрышы U_Х шамасын көрсетеді, сондықтан х өлшенетін орын ауыстырудың функциясы болып табылады.

Осы принцип негізінде КСД-1, КСД-2, КСД-3 типті автоматтық өздігіненжазушы аспаптар шығарылады.

11 АНАЛОГТЫҚ ТІРКЕУІШ АСПАПТАР

Өлшеуіш тіркеуіш аспаптар деп олардың кірісіне келіп түсетін өлшеуіш ақпаратты автоматтық түрде тіркеуді жүзеге асыратын өлшеуіш аспаптарды айтамыз. Олар кірістік шаманың уақыт бойынша өзгеруін зерттеуге мүмкіндік береді

Аналогтық тіркеуіш аспаптар өздігіненжазушы аспаптарға, жарықтықсәулелі осциллографтарға және магнитографтарға бөлінеді.

Өздігіненжазушы аспаптардеп көрсеткіштерінің жазылуы диаграмма түрінде болатын тіркеуіш аспаптарды айтамыз. Структуралық схемасына байланысты өздігіненжазушы аспаптар екі топқа бөлінеді: автоматтық көпірлер мен компенсаторлар қолданылатын тура түрленіуші аспаптар(ажыратылған) және теңестіріп түрленуші апаптар(тұйықталған схемалы).

Тура түрлендіруші өздігіненжазушы аспаптармагнитэлектрлік жүйенің өлшеуіш механизмдерін қолданады. 11.1- суретте осындай аспаптың қарапайымдалған схемасы көрсетілген.

9.1- сур. – тура түрленуші өздегенен жазатын аспаптың қарапайымдалған сұлбасы.

Бұндағы тіркеуші орган (1) өлшеуіш механизмнің қозғалмалы бөлігімен механикалық байланысқан және онымен электрлік кірістік сигнал көмегімен бірге қозғалады.

Тіркеуші орган– бұл арнайы құрылымдық қырқұрал, өлшенетін шаманың уақыт функциясындағы өзгерісін диаграмдық қағазда (2) сиямен орнықтырады. Диаграмдық қағаз таспа немесе диск түрінде шығарылады. Таспаның шеттерінде жолақтартушы механизмнің айналмалы білігінің шрифтері кіретін тесіктері (перфорациялар) болады.

Дисктік диаграммалар синхрондық электрқозғалтқышпен қозғалысқа келтірілетін металл дискпен бірге айналады. Дисктің жылдамдығы- бір тәулікте бір айналым. Қағаз таспалар орамдықта 5-100 м-ден басталады және ұзағырақ өлшеулерді қолданылады.

Өлшенетін механизмнің қозғалмалы бөлігінің тіректерінің және қырқұрал мен қағаздың үйкелісуінің нәтижесінде туатын қателіктерінің, серіппелер мен кергіштердің қателіктерінің бар болуынан бұл топтың аспаптарының дәлдігі жоғары емес (1,5 класы және жоғары). Төмен инерциялықтың әсерінен жылдам әсерету төмен болады, кергіштердің бар болуы төмен сенімділікке әкеледі. Сондықтан өлшеу мен тіркеу дәлдігіне қойылатын талаптар жоғары емес болатын объекттерде қолданылады.

Өздігіненжазушы электрондық аспаптың структуралық сұлбасы 11.2 суретте көрсетілген.

11.2- сур. –Өздігінен жазатын электрондық аспаптың структуралық сұлбасы .

ӨТ –өлшеуіш тізбек; ӨМ – өлшеуіш механизм; ЕҚ – есеп беруші құрылғы; ТУ–тіркеуші құрылғы.

ӨТ өлшеуіш тізбегі Х электрлік шамасын ӨМ өлшеуіш механизмін әсерге келтіруге жеткілікті I тоқтық сигналға түрлендіреді. Өлшеуіш тізбек модулятолардан, күшейткіштерден, түзеткіштерден және т.б.- дан тұра алады.

Бірнеше өлшенетін шаманы түрлендіру үшін көпканалды өздігінен жазатын аспаптар жасалған.

Өздігінен жазатын аспаптың өлшеуіш механизмі магнитэлектрлік, ферродинамикалық, электрмагниттік болуы мүмкін.

Магнитэлектрлік механизмі бар өздігінен жазатын аспаптар тұрақты тоқ тізбектерінде жұмыс істейтін вольтметрлер мен амперметрлерде қолданылады (Н392, Н399).

Ферродинамикалық өлшеуіш механизмі бар өздігінен жазатын аспаптар айнымалы тоқтың амперметрлері мен вольтметрлерінде (Н393, Н394), сол сияқты ваттметрлерді қолданылады .

Тезэрекеттікті жоғарылату үшін өзіндік тербелістерінің жиілігі жоғары ӨМ- ді қолданады. Оларға сыртқы магнитті магнитэлектрлік ӨМ мен (өзіндік тербелістер жиілігі f₀=40 Гц) поляризацияланған электрмагниттік ӨМ (f₀=60 Гц) қолданылады. Поляризацияланған электрмагниттік өлшеуіш механизмі бар өздігінен жазатын аспаптар Н338, Н3020 типті аспаптарда қолданылады. Берілген өздігінен жазатын механизмдердің сыртқы магниті бар магнитэлектрлік ӨМ- ге қарағанда өлкен массасы, аз габариттері мен төмен бағасы бар.

Тұрақтандырылған түрлендірілген өздігінен жазатын аспаптар электрлік емес шамаларды өлшеу мен тіркеуде қолданылады, осы принциппен екікоординтты дәл бір және көпқырқұралды өздігінен жазатын аспаптар құрылады.

11.3- суретте тұрақтандырылған типті өздігінен жазатын аспаптың структуралық схемасы көрсетілген.

11.3- сурет - Тұрақтандырылған типті өздігінен жазатын аспаптың структуралық схемасы.

У- компенсация еместіктің күшейткіші; Д – қозғалтқыш (кері бағытты); Р – редуктор; МП – механикалық беріліс; РУ – тіркеуші құрылғы; УУ – теңестіруші құрылғы.

Берілген құрылғының шығыстық шамасы- қозғалтқыш білігінің a_ҚОЗжәне редуктордың a_Р айналу бұрышы. Редуктордың шығыстық білігінің айналуы арнайы МБ механикалық берілісімен l кареткасына сызықтық ығысуға түрленеді.

Х өлшенетін шама РҚ вырабатывать ететін Х_ОС компенсациялаушы шамамен салыстырылады. Х және Х_ОС айырымы күшейткішпен күшейтіліп орындаушы қозғалтқышқа беріледі, ол РҚ- ны DХ = Х – Х_ОС 0- ге тең болғанға дейін Х_ОС – ті өзгертетіндей етіп ығыстырады

Динамикалық сипаттары бойынша тұрақтандыру аспаптары статикалық сипаты бар аспап (интегралдаушы буынсыз) және астатикалық (интегралдаушы буыны бар) болып бөлінеді.

Статикалық тұрақтандыру аспаптарында тұрақты Х кірістік әсер кезінде DХ айырымы өлшенетін шаманың мәніне тәуелді болатын ақырғы мәнге ұмтылады.

Астатикалық аспаптарда тұрақты Х кірістік әсер кезінде DХ айырымы әсердің өлшемінен тәуелсіз 0- ге ұмтылады.

Осылайша, статикалық аспаптарда өлшенетін шаманы компенсациялаушымен бөліктеп тұрақтандыру жүзеге асады. Өлшенетін шаманың компенсациясының дәрежесі төмендегі формуламен өрнектеліп статизм деп аталатын S қатыстық шамасымен сипатталады:

Статикалық сипаты бар тұрақтанып түрлендіруші аспаптың схемасы 11-4- суретте көрсетілген.

9.4- сурет - Статикалық сипаты бар тұрақтанып түрлендіруші аспаптың схемасы.

У – күшейткіш; ӨА – тура әсерлі өздігінен жазатын аспап; КТ – кері түрлендіргіш.

Берілген аспаптардың дәлдік кластары 0,1; 0,15; 0,25; 0,5; 1,0; 1,5.

Оларға фотогальванометрлік компенсаторлар, фотогальванометрлік компараторлар, автоматтық көпірлер, айнымалы тоқ компенсаторлары.

Астатикалық сипаты бар тұрақтандырылған түрлендіруші аспаптардың структурналық схемасы жоғарыда келтірілген (9.3-сур. қар.). Олардың дәлдік кластары 0,25 және 0,5. Оларға КСП (тұрақты тоқтың кернеуі мен температураны өлшеуге арналған потенциометрлер), КСМ (температураны өлшеуге арналған тұрақтандырылған көпірлер) және КСУ (вольтметрлер мен миллиамперметрлер) аспаптары жатады.

Астатикалық сипаты бар тұрақтандыру аспаптары екі топқа бөлінеді:

- кернеу мен тоқты өлшеуге арналған автоматтық компенсаторлар;

- активті және кешенді кедергілерді өлшеуге арналған автоматтық компенсаторлар.

Жарықтықсәулелі осциллографтар – 0 ден 25 кГц- ке дейінгі жиіліктері бар шамаларды өлшеу мен тіркеуге арналған. Бұл аспаптарда тіркеу диаграммалық торы жоқ арнайы фотосезімді тасымалдау қарапайым жарықтық немесе ультрафиолеттік сәулемен жүргізіледі. Тасымалдаушы ретінде фотопленка мен қағаздың екі түрі қолданылады (қарапайым және ультрофиолеттік). Жарықтықсәулелі осциллограф схемалық түрде 11.5- суретте көрсетілген.

Гальванометрдің қозғалмалы бөлігінің тербелісі кезінде жарықтық сәуле қандай да бір жылдамдықпен айналатын фототасымалдаушы көлденең тербеледі. Тасымалдаушыға электромеханикалық немесе электрондық болатын 12- құрылғыға уақыттық белгілер түсіреді. Сәуленің бір бөлігі 7 айналық призма арқылы тұрақты жылдамдықпен айналып тұратын 8 айналық барабанға түседі, 9 призмадан шағылып, күңгірт экранға түседі. Барабанның айналуы кезінде барабанның әр жағына түсу бұрышы өзгереді, жарықтық таңба зерттелетін сигналдың жайылуын қамтамасыз етіп экран бойымен орнын ауыстырады.

11.5- сурет – Жарықтықсәулелі осциллографтың структуралық схемасы.

1 – магнитэлектрлік механизмнің гальванометрінің қозғалмалы жақтаушасы; 2 – миниатюрлі айна; 3 – разверткалар; 4 – ұстағыш; 5 – жарық көзі; 6 – призмалар мен линзалар жүйесі; 7 – айналық призма; 8 – айналық барабан; 9 – айналық призма; 11 – күңгірт экран;12 – уақыттың белгіленуі.

Ақпараттың анализі үшін градуирлық сипаттама мен уақыт масштабын білу керек.

Градуирлік сипаттама кесте, график, формула түрінде көрсетілетін осциллографтың кірісі мен шығысындағы мәндердің өзара байланысын сипаттайды.

Кірістік сигналдардың тіркелу жиілігінің ауқымы фототаспаның тартылу жылдамдығымен анықталады. Осылайша, 10 м/с жылдамдық кезінде қисықпен жазылатын бір период 1 мм-ден үлкен емес ұзындықты алады деп есептесек, 10 кГц- ке дейінгі жиілікті жазу мүмкіндігі бар.

Магнитографтар – бұл магниттік таспаны носитель ретінде пайдаланылатын және ЭВМ- мен жұмыс үшін арналған аспап.

Бұл өлшеу әдісінің артықшылықтары:

- таспаны қосымша өңдедің қажеті жоқ;

- көп қайтара қайтаөндірудің мүмкіндігі;

- уақыттың уақыттық масштабының өзгеруі.

Кемшіліктері:

- көрінетін тіркеудің жоқтығы.

Магниттік тасымалдау ақпаратты жазу кезінде жазудың үш түрі пайдаланылады: тура, модуляциялық және цифрлық.

Тура жазу ең қарапайым және жиіліктің кең ауқымы (ондаған кГц- ке дейін). Бірақ бұл әдістің дәлдігі төмен, қателік 10¸20%- ке дейін.

Модуляциалық жазу кең таралмаған, бірақ жиіліктік және кең- импульстік модуляция қолданылады.

Цифрлік жазудың дәлдігі ең жоғары. Бұл жағдайда тіркелетін сигнал жазушы бастиекке берілетін коддық сигналдар тізбегі түрінде болады.

Мысал: Н046 магнитографы ені 12,7 мм таспаға жазуға арналған, сигналдар көлемі- 7, таспаның жылдамдығы- 9,73 тен 76,3 см/с- ке дейін, жылдамдықтың өзгеруінің төрт кезеңі бар.

Өлшенетін жиіліктер ауқымы жиіліктік модуляцияны қолданғанда 0-16 кГц- тен бастап, тура жазуда 0,3-64 кГц.

12 ЦИФРЛЫҚ ӨЛШЕУІШ АСПАПТАР

12.1 Жалпы мағлұматтар

Цифрлік өлшеуіш аспаптардеп көрсеткіштері цифрлық формада көрсетілетін өлшеуіш ақпараттың дискреттік сигналдары автоматтық түрде өндірілетін аспаптарды айтамыз. Цифрлық аспаптарда өлшенетін шамаға сәйкес код құрылады, одан кейін кодқа сәйкес өлшенетін шаманың мәні есеп беруші құрылғыда цифрлық формада көрсетіледі.

Кедергілердің декадтық магазиндері бар зертханалық көпірлер өлшеуіш механизмі бар индикатор түріндегі шағылдыру құрылғысы бар автоматтық емес әсерлі цифрлық аспаптар болып табылады.

Цифрлік өлшеуіш аспаптың екі қажетті функционалды түзілімі болады: аналогты-цифрлік түрлендіргіш АЦТ пен цифрлік есеп беруші құрылғы.

АЦТ өлшенетін шаманың мәніне сәйкес кодты береді, ал цифрлік есеп беруші құрылғы бұл мәнде цифрлық формада көрсетеді.

Кодты құру үшін үздіксіз өлшенетін шама уақыт бойынша дискреттелініп, деңгей бойынша квантталынады.

Үздіксіз шаманың уақыт бойынша дискретелінуіx(t) деп оның уақыт бойынша үзілістіге түрлену операциясы аталады. Дискреттеліну уақыттарының екі көршілес моменттерінің арасындағы аралық тұрақты немесе айнымалы болатын дискреттелуқадамы деп аталады.

Үздіксіз шаманың деңгейі бойынша квантталуыx(t) деп оның квантталған x_K(t) шамасына түрленуін айтамыз. Квантталған шаманың орнықтырылған мәндері кванттау деңгейлерідеп аталады.

Екі жақынырақ деңгейлердің айырымы кванттау қадамы немесе кезеңідеп аталады.

Цифрлік өлшеуіш аспаптардың негізгі қателіктері келесі құраушылардан құрылады:

- дискреттеу қателігі;

- кванттау деңгейін іске асыру қателігі;

- салыстыру құрылғысының белгісіз шаманы белгілі шамамен салыстыру кезінде пайда болатын сезімділік шегінің бар болуынан болатын қателік;

- бөгеттердің әсерінен болатын қателік.

Цифрлық өлшеуіш аспаптарының түзілімдері радиоэлектроника мен интегралды микросхемалардың элементтері негізінде құрастырылған. Бұл түзілімдер құрамына келесі элементтер кіреді.

Триггерлер – бұл бір күйден екінші күйге кенет өзгеру түрінде ауыса алатын екі тепе- теңдік күйдің орнықтылығы бар құрылғылар.

⇐ Предыдущая 19 20 21 22 232425 26 27 28 Следующая ⇒