Способ регулировки электромеханических приборов для измерения напряжения

 

Использование: при регулировке приборов для измерения напряжения. Сущность изобретения: на вход прибора подают напряжение на 1 5% ниже, чем предел измерения прибора, и регулируют переменный резистор так, чтобы указатель отклонился на последнюю отметку. Затем подают не менее двух регулировочных напряжений, соответствующих целым числам деления шкалы, и вычисляют погрешности измерения по приведенной формуле. После этого выбирают такое приращение сопротивления регулировочного резистора, при котором максимальная из вычисленных погрешностей минимальна.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при регулировке приборов для измерения напряжения магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и выпрямительной систем.

Известен способ регулировки приборов магнитоэлектрической системы путем размагничивания постоянного магнита прибора [1] Преимуществом этого способа является то, что он может применяться к полностью собранному прибору, а недостатком является отсутствие универсальности, так как он применим только к магнитоэлектрическим приборам при условии, что они дают завышенные показания.

Известен способ регулировки электромагнитного прибора путем изменения магнитного потока измерительной катушки, заключающийся в том, что магнитный поток изменяют перемещением подвижного ферромагнитного элемента относительно неподвижного магнитопровода вдоль поворотной оси [2] Недостатками этого способа являются ограниченный диапазон регулирования, отсутствие универсальности и невозможности выбрать положение шунта по погрешностям прибора в разных частях шкалы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ регулировки электромеханических приборов для измерения напряжения, включающий подбор добавочного резистора, включаемого последовательно с измерительной обмоткой прибора, осуществляемый таким образом, чтобы при подаче регулировочного напряжения на вход прибора отклонение его указателя соответствовало поданному напряжению [3] Известно, что класс точности электромеханического прибора для измерения напряжения определяется по его максимальной погрешности на всей шкале [4] Недостатком способа-прототипа является то, что подбор добавочного резистора осуществляется с учетом показания прибора только в одной точке его шкалы и не решает задачу минимизации погрешностей прибора по всей шкале, что приводит к недостаточному проценту выхода приборов высокого класса точности после их регулировки.

Целью изобретения является повышение качества регулировки для увеличения количества отрегулированных приборов высокого класса точности.

Для достижения цели предложен способ регулировки электромеханических приборов для измерения напряжения, включающий подачу на вход прибора регулировочного напряжения и подбор регулировочных резисторов, соединяемых последовательно с измерительной обмоткой регулируемого прибора и обеспечивающих отклонение показателя прибора, соответствующее регулировочному напряжению, отличающийся тем, что подбор регулировочных резисторов производят в два этапа, на первом этапе включают последовательно с измерительной обмоткой переменный резистор, подают на вход прибора напряжение на 1-5% меньше, чем предел измерения прибора, регулируют переменный резистор так, чтобы указатель прибора отклонился на последнее деление шкалы, измеряют величину сопротивления измерительной обмотки и отрегулированного переменного резистора, заменяют переменный резистор равным по сопротивлению регулировочным резистором, на втором этапе последовательно подают на вход прибора не менее двух регулировочных напряжений, соответствующих целым числам деления шкалы, вычисляют погрешности измерения указанных напряжений при различных приращениях величины сопротивления регулировочного резистора по формуле Δ(i, r)= u _ u (1), где i номер регулировочного напряжения, подаваемого на вход прибора; U_i i-е регулировочное напряжение; R₁ фактическое сопротивление регулировочного резистора; R_о сопротивление измерительной обмотки; r приращение величины регулировочного резистора; U_пр предел измерения прибора; n количество подаваемых регулировочных напряжений, а затем выбирают такое значение приращения сопротивления регулировочного резистора, при котором максимальная из всех вычисленных погрешностей для различных регулировочных напряжений минимальна, и включают последовательно с измерительной обмоткой и регулировочным резистором дополнительный резистор, сопротивление которого равно выбранному значению приращения сопротивления постоянного резистора.

Сущность изобретения заключается в двухэтапном подборе регулировочных резисторов, включаемых последовательно с измерительной обмоткой прибора. На первом этапе благодаря подаче на вход прибора пониженного по сравнению с пределом измерения прибора регулировочного напряжения первый регулировочный резистор выбирается с заведомо меньшей величиной сопротивления, чем требуется для правильных показаний прибора. На втором этапе решается задача выбора второго регулировочного резистора, добавочного к первому, причем благодаря использованию нескольких регулировочных напряжений, относящихся к разным частям шкалы прибора, выбор сопротивления второго регулировочного резистора обеспечивает уменьшение погрешностей прибора во всем диапазоне его показаний и тем самым повышение класса точности отрегулированного прибора.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Включают последовательно с измерительной обмоткой прибора переменный резистор. Подают на вход прибора напряжение, несколько меньше, чем верхний предел измерения U_пр. Если прибор должен иметь класс точности а, то подают напряжение на (1,1-1,2) а меньшее, чем верхний предел измерения прибора. После этого переменный резистор регулируют таким образом, чтобы указатель прибора отклонился на последнее давление шкалы, измеряют значение сопротивления переменного резистора и измерительной обмотки. Переменный резистор заменяют постоянным регулировочным резистором, фактическое сопротивление R₁ которого равно или меньше сопротивления переменного резистора.

На втором этапе на вход прибора, у которого последовательно с измерительной обмоткой включен выбранный на первом этапе постоянный резистор, подают одно за другим n регулировочных напряжений U_i, где i 1-n. Эти напряжения устанавливаются такими, чтобы вызвать отклонения указателя прибора на целые числа делений, кратные наименьшему из них. Поэтому число n регулировочных напряжений является делителем общего числа делений прибора. Регулировочные напряжения U_i измеряют прибором высокого класса точности, например цифровым вольтметром. По полученным величинам регулировочных напряжений U_i, сопротивления R_о измерительной обмотки и сопротивления R₁ регулировочного резистора аналитически определяют величину, на которую нужно увеличить R₁, чтобы получить прибор наиболее высокого класса точности. Для этого вычисляют погрешности измерения регулировочных напряжений при различной величине приращения сопротивления r регулировочного резистора по формуле (1).

Для каждого конкретного значения r из диапазона 0<r<0,1R, которые берут, например, с шагом 0,001, определяют величину максимальной погрешности для всех i<n. Если эта величина меньше, чем для других ранее рассмотренных величин r, то запоминают эти значения r и Δ r и переходят к проверке следующего значения r. В противном случае оставляют ранее запомненные значения и также переходят к проверке следующего значения r. После просмотра всех возможных значений r находят оптимальное значение приращения величины сопротивления регулировочного резистора, при котором максимальная из всех вычисленных погрешностей для различных регулировочных напряжений минимальна. Для выполнения операции поиска оптимального значения достаточно ввести исходные данные в компьютер или программированный калькулятор, снабженный программой, реализующей изложенный выше алгоритм.

Далее включают последовательно с измерительной обмоткой и постоянным резистором R₁ дополнительный резистор с сопротивлением R₂, равным оптимальному значению приращения величины сопротивления регулировочного резистора, и заканчивают регулировку данного прибора.

Рассмотрим пример конкретного применения предлагаемого способа. Для новой регулировки был взят вольтметр М 224, кл.2,5. Были измерены его показания до регулировки при величине измеряемых напряжений 5 и 10 В, которые соответственно составили 4,79 и 9,95. В первом случае погрешность показаний составляет 2,1% а во втором 0,5% Поcле этого прибор был вскрыт, его внутренний резистор был заменен на переменный, на вход прибора было подано напряжение 9,75 В, а переменный резистор был отрегулирован так, чтобы получить показание 10 В. Были измерены сопротивления переменного резистора и измерительной обмотки, которые составили 97,45 и 0,49 кОм соответственно. Переменный резистор был заменен регулировочным постоянным резистором с фактическим сопротивлением 94,2 кОм и были определены напряжения, при которых прибор дал показания 5 и 10 В, которые соответственно составили 4,70 и 9,47 В.

После этого для различных величин приращений регулировочного резистора с дискретностью 0,1 кОм в диапазоне 0<r<6 кОм были вычислены погрешности прибора по формуле (1). В результате была определена оптимальная величина сопротивления дополнительного резистора 4,6 кОм и последовательно с регулировочным резистором 94,2 кОм был включен дополнительный резистор с сопротивлением 4,7 кОм. Показания вновь отрегулированного вольтметра были сняты для входных напряжений 5,00 и 10,00 В и составили соответственно 4,88 и 10,00 В. Таким образом, отрегулированный прибор стал соответствовать классу точности 1,5 вместо 2,5.

Благодаря предложенному способу удается существенно повысить качество регулировки электромеханических приборов для измерения напряжения.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, включающий подключение переменного резистора последовательно с измерительной обмоткой прибора, подачу на вход прибора напряжения, регулировку переменного резистора до достижения указателем прибора определенного деления шкалы и замену переменного резистора равным по сопротивлению регулировочным резистором, отличающийся тем, что сначала подают на вход прибора напряжение на 1-5% меньшее, чем предел измерения прибора, и регулируют переменный резистор так, чтобы указатель прибора отклонился на последнее деление шкалы, а после замены переменного резистора равным по сопротивлению регулировочным резистором последовательно подают на вход прибора не менее двух регулировочных напряжений, соответствующих целым числам деления шкалы, вычисляют погрешности измерения Δ(i,r) указанных напряжений при различных приращениях величины сопротивления регулировочного резистора по формуле

где i=(1,n),
U_i i=е регулировочное напряжение;
R₁ сопротивление регулировочного резистора;
R₀ сопротивление измерительной обмотки;
r приращение величины регулировочного резистора;
U_пр предел измерения прибора;
n количество подаваемых регулировочных напряжений,
а затем выбирают такое значение приращения сопротивления регулировочного резистора, при котором максимальная из всех вычисленных погрешностей минимальна, и включают последовательно с измерительной обмоткой и регулировочным резистором дополнительный резистор, сопротивление которого равно выбранному значению приращения сопротивления регулировочного резистора.