无触点晶体管电位差计

   2024-02-18 互联网930
核心提示:   一、无触点电位差计的原理:  无触点电位差计,在测量部分采用有恒定电流通过的雷尔元件,利用它在特定永久磁场内位移所

   一、无触点电位差计的原理:

  无触点电位差计,在测量部分采用有恒定电流通过的雷尔元件,利用它在特定永久磁场内位移所产生的差动电势作为基准电位来平衡未知电势,从而取代了一般电位差计滑线式测量桥路。如图一所示:

          

  ND一D是可逆电机,

  JF是晶体管放大器,

  Tc是测温热电偶。

  当热电偶的热端的温度与室温(冷端)相同时,热电偶的温差电势为零.这时由于冷端补偿桥路W的一个臂Rt与室温保持热平衡,Rt处于室温下的电阻值使W有一电势输出(只有在0.C时,Rt的对应阻值才使桥路W输出电势为零),这个讯号方向是与霍尔元件处于工作状态下的输出相反。若令W的输出为Vw,霍尔元件的输出为V H,热电偶温差电势为VTc,则仅当VH+Vw+VTc二0时,J’F一B才没有讯号.此时VTe=O,若VH+Vw幸0,则JF一B有讯号,ND一D被驱动改变H的位置,使VH发生变化至VH+Vw=0时,则仪表达到平衡并指示出室温。

  而当冷端温度不等于热端温度时,又有讯号,ND一D再度被驱动改变H的位置,当H处于另一位置,获得时,仪表再度平衡,并指示出一个操作温度。

  因此只要我们合理地联接的变化区间满足测量范围,那么_L述情况是完全可以实现的。这就是无触点电位差计的基本原理。

  二、粗尔元件的技术特性:

  把有电流通过的霍尔元件,放在均匀磁场中,当电流与磁场方向垂直时,运动载流子将受到一力的作用发生偏转,产生一电场,这个电场的方向是垂直于电流和磁场的,大小为:

         

  1.B与vH成正比,对于选定的,尔元件于d和R是常数,若磁场B是恒定的,则VH随I而线性变化。

  若I保持恒定(在准确度允许的情况下),当霍尔元件在磁场中改变位置,使穿过它的磁通密度变化时,则V H发生变化,进而可以看成V H、是随霍尔元件与磁场间的相对位移变化,这就获得VH与位移间的函数关系。而且,只要合理地选择磁场,并有效地利用位移在此特定磁场中的变更,就能使得V H与位移间有着较好的线性关系。

  我们是这样来实现此装置的:

  磁场:采用两块U形磁钢(5类)充磁2600~28001气一万斯,如图二所示,构成两中心对称磁场间的一气隙,把霍尔元件置于隙中,H可沿水平方向来回移动(行程为2mm)。

  当H中心对称地处于两方向相反的磁场中时(供电电流I恒定),因左面磁场和右面滋场强度相等,故它们作用在通育电流I的H七产生的VH的代数和为零。

             

  当H沿水平方向移动时:

   

  就逐渐增加,只要行程很小,磁场足够均匀,VH和位移X就有如下关系:

  V H=K X

  其中K是比例系数,如图三所示。

  供给霍尔元件电流的S 1,是利用参数式稳压线路,采用温补管2DW7C构成。

  上述磁场装置嵌入一铜盒内,并把霍尔元件支持在由线性凸轮和一反回弹簧构成的机械系统上,由ND一D带动凸轮实现H的来回水平运动,同时把讯号电势转变为转角。

  三、关于冷端补偿

  由于把原测量桥路去除,自然出现了热电偶冷端补偿问题。我们考虑了一个补偿桥路:它由较准确的S 2定电压供电,并按0一60的室温变化,计算出桥臂的各个数值.当配定、测试准确后.按确定的方向串入测量回路,并把Rt与热电偶冷端处于热平衡,从而进行补偿。

          

  

  将R值代入之间。配制三个锰铜电阻4.534,因为Rt放在仪表背面,引线电阻约O.164室温为时测得).所以Rt在配制时须扣除导线电阻。

  四、仪表主要技术特性:

  1.仪表示值的基本误差不超过测量范围的士0.5%,

  2。指示标尺为园弧形,指针转角为180度;

  3。示值的变差不超过测盘范围的0.25%;

  4。仪表的灵敏限度不超过测里范围的0.1%,

  6.指针通过标尺全行程时间不超过6秒,

  6.仪表电源为220伏50周交流,当电压在变化为额定的一10%、频率变化为额定值的:6%时,仪表的示值误差不超过基本误差,

  7。仪表的消耗功率:15VA以下,

  8。仪表重t约10公斤,

  9.仪表外形尺寸:350x150x157。

  五、仪裹的结构

  仪表由平衡机构、放大器、付底板等主要部件组成,均安装在可自外壳中抽出的底座上,排列紧凑,外形较小,实现了单元化,装卸、维修比较方便。底座自外壳抽出后,电路仍然连接,不会中断工作。拔下连接插头,底座便可从外壳上取下。

  1.平衡机构:由可逆电机、传动系统、变换器等组成。

  可逆电机借齿轮传动组、传动袖及线性凸轮驱动变换器,使固定在变换器上的苗尔元件(锗薄片HZ一1)在滋两中呆持在与被则里道的对应位置上。此时,传动油上的指针就指示出被测值的变化。

  可逆电机采用ND一D型(减速比1:39.3)。串接在激磁绕组的电容器和并接在控制绕组中的电容器,均集中安装在底板下的一块印刷线路板上。

  2.晶体管放大器:采用JF一12B型,并对电源变压器2x35V,6.9V绕阻作了如下修改(见图五):拆除6.9V,将2x35V分成独立的两组35V.每组分别加屏蔽,以供温度补偿桥路和HZ一1的定电压电源。

        

  为了使放大器浮空安装,不使与仪表底座接地端相连接,放大器通过胶木骨架与付底板连接。

  3.付底板:

  付底板在底座后半部,_上面安装放大器,下面装有滤波单元、温度补偿桥路及二个定电压装置等计四块印刷线路板。实现仪表单元化的接插件都装在付底板上。


 
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