 |
Соответствующей схемы измерения
|
|
|
|
На основании заданного диапазона температур t 
= 
0 
С и t 
= 100 С в качестве первичного измерительного прибора (ПИП) возьмем медный термометр сопротивления, так как использование термоэлектрических термометров считаю нецелесообразным в этом диапазоне температур, с номинальным сопротивлением при 0 С R 
= 53,00 Ом. Данному типу ПИП соответствует мостовая схема измерения, используемая в автоматических мостах.
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ МОСТОВОЙ СХЕМЫ
ИЗМЕРЕНИЯ
Примем для расчета следующие данные:
- диапазон измерения температуры от 0 до 100 градусов Цельсия;
- в качестве датчика температуры выбран термометр сопротивления типа ТСМ 23 градуировки;
- стандартная градуировочная шкала для электронного автоматического моста типа КСМ4 выбрана от 0 С до 100 С при работе его с термометром сопротивления типа ТСМ (23 градуирровки);
- параметры настройки измерительной схемы моста при использовании стандартной шкалы (0 С до 100 С) имеют следующие значения:
Rл = 2,5 Ом; Rд = 4,3 Ом; R2 = R3 = 300 Ом; Rб = 450 Ом;
Rп = 23,6 Ом; Rрш = 90 Ом; Rпр = 18,7 Ом; R1 = 76 Ом;
R 
= 53 Ом; R 
= 75,58 Ом; Uо = 6,3 В.
Пересчитаем параметры настройки измерительной схемы моста (рис. 1), которые бы обеспечивали изменение положения показателя шкалы в пределах всей шкалы при заданном диапазоне изменения температуры от 0 С до 100 С.
Принимаем для расчета: Rл = 2,5 Ом; Rд = 4,3 Ом; R2 = R3 = 300 Ом; Rб = 450 Ом.
По градуировочной таблице определяем:
R = 75,58 Ом; R = 53 Ом.
По формулам:
Rпр = 
, где
A = (R + (Rл + Rд + R3) * (1 – 2 * 
)) – (R + R ) * = (53 + + (2,5 + 4,3 + 300) * (1 – 2 * 0,032)) – (53 + 75,58) * 0,032 = 383,05,
B = 4 * (R 
- R ) * R3 * (1 – 2 * ) = 4 * (75,58 - 53) * 300 * (1 – 2 * 0,032) = 25360,
определяем: Rпр = 16,419 Ом, R1 = 73,061 Ом; Rп = 13,866 Ом.
|
|
|
Затем находим Uп при Rt = R :
И после этого находим соответствующее значение тока в цепи включения реохорда:
.
Сравниваем это значение тока с предельно допустимым значением Imax:
Неравенство выполняется. Аналогично находим значение тока в цепи включения реохорда при Rt = R :
Определяем его отношение к значению тока при Rt = R :
и сравниваем это отношение с предельно допустимым значением (первое должно быть больше), равным 0,8..0,9. в рассматриваемом случае условие выполняется, поэтому можно полученные расчетные значения считать найденными.
4. ГРАДУИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШКАЛЫ
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА
Проверяем градуировку шкалы, например при 0, 20, 40, 60, 80, 100 градусах. Для этого рассчитываются значения Uвых при указанных значениях температуры по формуле:
где 
- величина определяемая из формулы:
отсюда следует, что при t = 
C и Rt = 53 Ом, 
;
при t = 
C и Rt = 57,52 Ом 
;
при t = 
C и Rt = 62,03 Ом 
;
при t = 
C и Rt = 66,55 Ом 
;
при t = 
C и Rt = 71,06 Ом 
;
при t = 
C и Rt = 75,58 Ом 
;
Далее строится график функции 
(рис. 2).
Определяем динамические параметры схемы измерения: К1сс, Кос, К2сс.
Начать вычисление проще с последних двух коэффициентов, причем коэффициент К2сс определяется для любой точки рассчитываемого диапазона температур, например 
.
Ом.
.
Для вычисления коэффициента К1сс необходимо вначале определить величины 
и 
. Это можно сделать взяв 
для двух близких значений температуры, и определив соответствующие величины 
по градуировочным таблицам. Выбираем для температуры + 40 и + 60 
С, тогда 
, 
, 
= 62,03 Ом, 
= 66,55 Ом.
Исходя из этого, получим:
,
.
Следовательно, будем иметь:
.
5. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ ДЛЯ СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПО
КАНАЛУ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПО КАНАЛУ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДВИЖКА РЕОХОРДА (ПО ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ)
Измерение и запись температуры производятся следующим образом. Изменение сопротивления терморезистора 
нарушает равновесие мостовой схемы, и в диагонали АВ моста возникает напряжение рассогласования, которое поступает на входной трансформатор, затем усиливается усилительным устройством (УУ) до значения, достаточного для приведения в действие реверсивного двигателя (РД). Выходной вал двигателя, вращаясь в ту или иную сторону в зависимости от знака сигнала рассогласования, перемещает движок реохорда и перо самописца (СП). При достижения равновесия мостовой схемы выходной вал двигателя останавливается, а движок реохорда, указатель и перо самописца занимают положение, соответствующее измеряемому сопротивлению термометра, а следовательно, температуре измеряемого объекта.
|
|
|
Здесь датчик представляет собой апериодичекое звено первого порядка передаточная функция которого равна:
.
Так же апериодическими звеньями являются: входное устройство (трансформатор), перо самописца, реверсивный двигатель и реохорд (Р), передаточные функции которых равны:
, для входного устройства (ВУ),
, для реверсивного двигателя,
, для реохорда,
, для пера самописца.
УУ – представляет собой безинерционное передаточное звено с передаточной функцией
.
Передаточная функция для схемы измерения по каналу измерения температуры равна:
,
а передаточная функция по каналу перемещения движка реохорда 
.
6. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО МОСТА
 |
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Теплотехнические измерения и приборы. В.П. Преображенский. Издательство «Энергия», 1978 г.
2. Электрические измерения. Учебник для вузов. Под ред. А.В. Фремке.
Издательство «Энергия», 1980 г.
3. Основы метрологии и электрические измерения.. Учебник для вузов. Под ред. Е.Д. Душина. Издательство «Энергия», 1980 г.
|
|
|
12 |
