§100. Логометры и электронные приборы

Логометры. В рассмотренных измерительных механизмах угол поворота ? подвижной части определяется значением тока, проходящего по их катушкам. Как следует из закона Ома, ток I зависит от напряжения U, питающего измерительную цепь. Однако при измерениях сопротивления, частоты переменного тока, температуры, давления и др. необходимо, чтобы угол ? зависел только от измеряемой величины, а изменение напряжения не оказывало влияния на результаты измерения. Поэтому для измерений указанных величин применяют логометры — показывающие электроизмерительные приборы, имеющие два измерительных механизма без противодействующих пружин, создающие два противоположно направленных момента. В результате этого угол поворота а подвижной части логометра определяется только отношением токов в катушках этих механизмов. А так как изменение напряжения оказывает одинаковое влияние на эти токи, то угол ? в этом случае изменяться не будет.

Логометры могут быть выполнены с измерительными механизмами любой системы. Характерной особенностью их является отсутствие механических свойств, создающих противодействующий момент, вследствие чего их подвижная часть при отсутствии тока в катушках находится в состоянии безразличного равновесия.

На рис. 330 в качестве примера показана принципиальная схема магнитоэлектрического логометра, который применяется в мегаомметрах. Он состоит из двух катушек 1 и 2, расположенных под некоторым углом и жестко укрепленных на общей оси. К этим катушкам подводятся токи I1 и I2 через три эластичные спирали 5, не создающие при закручивании механического момента.

Постоянный магнит 3 имеет форму эллипса, поэтому в воздушном зазоре между магнитом и наружным кольцом 4 образуется неравномерное магнитное поле.

В результате взаимодействия токов I1 и I2 с магнитным полем возникают два противоположно направленных момента M1 и М2, которые пропорциональны токам I1 и I2 и индукциям В1 и В2 в воздушном зазоре в тех местах, где находятся катушки.

При повороте подвижной части под действием разности M1-M2 значения индукций В1 и B2 изменяются, так как одна из катушек перемещается в область с увеличенным (или уменьшенным) воздушным зазором, а другая — в область с уменьшенным (или увеличенным) зазором. При этом изменяются моменты M1 и М2. При некотором положении подвижной части моменты M1 и М2 уравновешиваются, в этом случае

I1/I2 = B21 (104)

Таким образом, каждому определенному положению подвижной части логометра, характеризуемому отношением B2/B1, соответствуют определенные значения токов I1 и I2, проходящих по его катушкам. При изменении этого отношения будет изменяться угол ?.

Если обе измерительные цепи, в которые включены катушки прибора, питаются одним и тем же напряжением U, то показания прибора не будут зависеть от U, так как при его изменении изменяются пропорционально токи I1 и I2.

Электронные приборы. Для измерения малых сигналов, а также для измерений в слаботочных цепях широкое распространение получили электронные приборы, представляющие собой сочетание электронного усилителя и магнитоэлектрического милливольтметра или системы цифровой индикации.

При измерении электронным прибором со стрелочной индикацией (рис. 331, а) измеряемая электрическая величина усиливается или ослабляется усилителем У и преобразуется в сигнал постоян-

Рис. 330. Принципиальная схема магнитоэлектрического лого-метраРис. 330. Принципиальная схема магнитоэлектрического логометра

Рис. 331. Структурные схемы приборов со стрелочной (а) и цифровой (б) индикациейРис. 331. Структурные схемы приборов со стрелочной (а) и цифровой (б) индикацией

ного знака U=, который подается на милливольтметр, отградуированный с учетом коэффициента усиления усилителя.

Усилитель имеет очень большое входное сопротивление, т. е. потребляет небольшой ток из измеряемой сети.

При измерении электронным прибором с цифровой индикацией (рис. 331,б) измеряемая величина (напряжение постоянного тока Ux, постоянный ток Ix или сопротивление Rx) подается на вход аналогового масштабного преобразователя (АМП), который преобразует ее в напряжение постоянного тока U= . Сигнал U= поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП, где происходит его измерение. Результат измерения с выхода АЦП выдается на устройство индикации УИ, где высвечивается измеряемая величина в цифровом значении.

Электронные приборы благодаря большому входному сопротивлению и малому потребляемому току находят широкое применение прежде всего для измерений в цепях различных электронных устройств управления, где использование обычных приборов может повлиять на режим работы измеряемой цепи. К таким цепям относятся системы управления тиристорами на тепловозах, электровозах и тяговых подстанциях, устройства радиосвязи и др.

Приборы с цифровой индикацией, кроме того, дают более точный отсчет измерений, независимый от человека, проводящего измерения.