IMG�16 (2)

stawie przyjmujemy, że wartość napięcia mierzonego U, równa się znanej wartości nastawionego napięcia wzorcowego U_m

Rys. 1.10. Realizacja metody kompensacyjnej a - idea kompensacji napięcia, b- idea kompensacji należenia prądu, c - schemat funkcyjny automatycznego kompensatora analogowego, e- schemat funkcyjny kompensacyjnego przetwornika a/c sekwencyjnego

Praktycznie stan dokładnego zrównania jest niepewny, bo detektor zera i obserwator wskazań detektora charakteryzują się pewnym progiem pobudliwości, dlatego odpowiednio mała różnica AU moZe me być wykryta Wiemy, że nie jest problemem technicznym zastosowanie detektora o potrzebną czułości, tak zęby niepewność określenia stanu zrównania była pomijalme mała. ale to nie oznacza doskonałego porównania, bo „zero może być fałszywe" Mozę być bowiem tak. ze w obwodzie występują inne źródła napięcia, np napięcie kontaktowe (powstające na stykach jiołączeń są zakłóceniami naszego eksperymentu) i stan zera detektora me będzie oznaczać stanu zrównania interesujących nas napięć napięcie zakłócające • jakieś te - wejdzie bowiem do zależności U,—U_m⁺e = 0 opisującej elektryczny stan obwodu, a wynik pomiaru wyniesie U, = (/«-e. Napięciu U, przypiszemy wartość (/„, gdy powinniśmy przypisać U_m-e, ale o istnieniu e na ogół nie wiemy albo me znamy jego wartości. O istnieniu lub nieistnieniu e możemy się upewnić przełączając równocześnie przewody na zaciskach każdego ze źródeł U, oraz Ł/« i nic poza tym me zmieniając (w ten sposób zmieniamy biegunowość źródeł w stosunku do elementów obwodu, w którym występuje nieznane e) Gdy w wyniku tego działania wskazanie detektora poprzednio AU- 0 zmieni się, to oznacza, ze w obwodzie występuje jakieś e Moglibyśmy ponownie zrównoważyć obwód zmieniając nastawę U_m na nową nastawę U„ Obliczając średnią z otrzymanych dwu waitości Ł/„ moglibyśmy rachunkowo usunąć skutki występowania nieznanego e i otrzymać wynik me obciążony nieznaną wartością napięcia kontaktowego ¹

Na rysunku 3 lOb pokazano ideę kompensacji natężenia prądu, która realizuje się w gałęzi detektora (D) Dwa źródła prądowe - o wzorcową, nastawialncj wielkości /«, oraz nieznanej wielkości 1. - wymuszają prądy o przeciwnych kierunkach w gałęzi detektora

Przełączając przewody na zanikach naszych źródeł zmieniliśmy ich biegunowość w stosunku do nieznanego e Jeżeli poprzednio np e dodawało się. to po zmianie będzie się odejmować. Na lej podstawie średnia nie będzie zawierać udziału r.

Nastawiając odpowiednią wielkość natężenia prądu wzorcowego l_m można osiągnąć stan. w którym w gałęzi detektora natężenie prądu będzie zerowe, co oznacza, ze I,^m 1„ Jest to idea kompensacyjnej metody pomiaru natężenia prądu

Na rysunku 3 lOc pokazano schemat funkcyjny automatycznego kompensatora analogowego, realizującego metodę kompensacyjną Zazwyczaj w takim rozwiązaniu funkcjonują kompensatory rejestrujące, zwane autokompensatorami rejestrującymi Jego analogowość polega na tym, że napięcie jest odwzorowywane na długość (podziałkij i równocześnie na drogę przemieszczenia pisaka, a te wielkości obserwator „mierzy wzrokowo” odczytując np. położenie wskazówki na podziałce lub długość linii narysowanej na papierze rejestratorowym. W przedstawianym jako przykład rozwiązaniu odwzorowanie napięcia na długość realizuje się za pomocą potencjometru o takiej długości, o jakiej jest podziałka.¹ Potencjometr włączony jest do obwodu szeregowego ze stabilizowanym źródłem zasilania (U = const) i rezystorem nastawnym R, do adiustowania (kalibracji) spadku napięcia na potencjometrze. Spadek napięcia na potencjometrze będzie pełnić funkcję wzorca napięcia. Kalibrowanie kompensatora polega na tym, ze za pomocą rezystora R, ustawia się taki spadek napięcia na potencjometrze, żeby przy napięciu U, = U, (wartości napięcia zakresowego rejestratora) wskazanie rejestratora odpowiadało wartości U„ a więc wskazaniu zakresowemu

Napięcie U, połączone jest przeciwsobnie z aktualnym spadkiem napięcia U_n bo jeden zacisk potencjometru jest uziemiony (tak jak napięcia (/,). Powstały obwód zamyka się na zaciskach detektora zera D Gdy różnica UrU_m=MJr0, to napięcie wyjściowe z detektora D, wzmocnione we wzmacniaczu A, doprowadzone do silnika M uruchamia go Silnik obraca jedną z dwu rolek, na których rozpięta jest struna (np ze stali sprężynową), a do struny umocowane są suwak potencjometru i wskazówka Silnik zatrzymuje się, gdy napięcie na jego zaciskach zaniknie do zera, czyli gdy AU=Q. Stan ten można odczytać jako wynik pomiaru. Gdy ze wskazówką sprzężony jest pisak, to przemieszczanie wskazówki spowoduje kreślenie linii na papierze rejestratorowym

Autokompensatory działające na tej zasadzie są w użyciu również współcześnie, ponieważ zapewniają bezpośrednio obraz zmian (czyli wykres) napięcia w funkcji czasu (papier rejestratorowy jest przewijany ze stałą prędkością, a więc czas jest odwzorowywany na drogę przemieszczenia papieru). Konkurencyjny byłby rejestrator cyfrowy dokładniejszy i szybszy Jednak do wizualizacji zarejestrowanych cyfrowo wyników (pokazania wykresu) potrzebne byłoby urządzenie graficzne (np. monitor, ploter, drukarka), co w konkretnych okolicznościach mogłoby być niekonkurencyjne w stosunku do rejestratora analogowego

Dokładność pomiaru me może być lepsza, niż wynikałaby z błędu odczytu, czyli ostatecznie długości podziałki (i odpowiedniej długości potencjometru). Dawniej z tego względu budowano autokompensatory o długiej podziałce, np. o długości S00 mm Wówczas warto było zadbać o takie wykonanie podzespołów, żeby błąd dopuszczalny autokom-pensatora (wraz z błędem odczytu) mógł być nawet na poziomie ±0.2% zakresu pomiarowego Współcześnie dużą dokładność skuteczniej osiąga się cyfrowo, więc dokładnych autokompensatorów mechanicznych nie warto stosować (bo byłyby drogie). Natomiast użyteczne są mniej dokładne autokompesatory rejestrujące, których podziałka ma długość do ISOmm (np 120mm), a błąd dopuszczalny podstawowy jest nie większy niż ±1% zakresu Ich szybkość pisania jest taka, ze sinusoidę o częstotliwości 1Hz (lub niewiele więcej) i o

113

1

Zastosowane rozwiązanie jest przestarzałe ale dydaktycznie przejrzyste. Faktycznie taki poicngo-mclryczny rezystor współcześnie wykonuje się w kształcie spirali, gdzie suwak porusza się po spirali, gdy obracana jest jego oś Takie konstrukcyjne rozwiązanie handlowo nazywa się potencjometrem wieloobroto-wym Nastawiona rezystancja jest proporcjonalna do kąta obroni, a tym samym napięcie może być proporcjonalne do kąta obrotu osi potencjometru, a kąt z kolei proporcjonalny do drogi przemieszczenia wskazówki (pisaka).