Блок питания состоит из автогенератора, преобразовывающего постоянное напряжение, выдаваемое аккумулятором, в переменное и повышающее его. Вторичная обмотка автогенератора имеет вывод для получения путем выпрямления и стабилизации источника ¡ 15В, а также вывод +5В.
1.5.2 Функциональная схема прибора
Функциональная схема прибора изображена на рисунке 1.2, где К-коммутатор, Сд-измерительный конденсатор, С0-образцовый конденсатор, УСН-усилитель сигнала неравновесия, ФЧД-фазочувствительный детектор, ИНТ-интегратор, Г-генератор периодического прямоугольного напряжения, ИС- инвертирующий сумматор, ИСПН-источник стабильного положительного напряжения, РЭ- регулируемый элемент, ИНВ-инвертор, НП-
 |
+15В
-15В
+5В
Рис.1.2
нормирующий преобразователь, МК- микроконтроллер, ЦОУ-цифровое отсчетное устройство, КИТ – канал измерения температуры, СВ – супервизор, Клав – клавиатура, ФП – флэш – память, ПП – приемо-передатчик.
Измерительные конденсаторы питаются напряжениями прямоугольной формы, формируемыми коммутатором из положительного опорного напряжения U0, отрицательного опорного напряжения –U0 и сигнала обратной связи Uх. Сигналом, несущим информацию об измеряемой величине, является напряжение на выходе датчика Uх, которое соответствует равенству токов, протекающих по обоим измерительным конденсаторам. Это напряжение поддерживается постоянным системой автоматического регулирования, состоящей из УСН, который усиливает напряжение на выходе датчика, ФЧД, служащего для выпрямления этого напряжения и одновременно определяет направление регулирования, и ИНТ, который изменяет свое выходное напряжение до достижения необходимого значения Uх. Схема предусматривает регулирование положения нуля, это осуществляется с помощью РЭ и СУМ, которые корректируют напряжение Uх. Работой ФЧД и К управляет генератор напряжения прямоугольной формы Г. НП усиливает напряжение Uх до нормируемой величины для дальнейшего преобразования в цифровую форму. Это преобразование осуществляет АЦП, встроенный в МК. Последний выполняет также функцию исправления погрешности нелинейности датчика. Результат отображается на ЦОУ.
Для хранения градуировочных и других констант в схеме предусмотрена флэш-память (ФП), для ввода режима работы прибора и констант – клавиатура (Клав). Супервизор (СВ) служит для перезапуска выполнения программы при появлении сбоев или ошибок. Для этого на его вход периодически подаются импульсы с вывода одного из портов микроконтроллера, при появлении ошибки импульсы престают подаваться и супервизор реагирует на это, выдавая импульс перезапуска; этот импульс через инвертор подается на вывод RESET. Приемопередатчик (ПП) необходим для преобразования логического уровня, принятого в микроконтроллере, в логический уровень, применяемый в компьютере, таким образом, предусматривается связь микроконтроллера с ЭВМ.
КИТ преобразовывает температуру в цифровой код для дальнейшего исключения температурной погрешности.
1.5.3 Выбор конструкции первичного измерительного преобразователя
1.5.3.1 Выбор формы конденсатора
Существуют следующие разновидности первичных измерительных преобразователей для измерения влагосодержания:
1) коаксиальные;
2) пластинчатые;
3) многопластинчатые.
При расчете конденсатора необходимо, чтобы его номинальная емкость имела как можно большее значение, чтобы паразитные емкости не влияли на результат измерения. Для увеличения значения номинальной емкости можно либо уменьшать расстояние между обкладками конденсатора, либо увеличивать их площадь. Т.к. водонефтяные эмульсии являются гетерогенными системами, электрофизические свойства которых могут быть достаточно точно исследованы в только в объеме эмульсии, намного превышающем объем частиц дисперсной фазы (воды), то размеры ПИП не могут быть малыми. Обычно зазор между обкладками на 2-3 порядка превышает максимальный размер дисперсных частиц [9]. Таким образом, единственным возможным способом повышения номинальной емкости является увеличение площади пластин конденсатора. С другой стороны бесконечно увеличивать их также нельзя, т.к. размеры датчика ограничены техническим заданием.
С целью повышения площади перекрытия пластин ПИП была произведена попытка рассчитать коаксиальный конденсатор, состоящий из нескольких обкладок, но это приводило к увеличению габаритов датчика. При расчете же нижеописанного конденсатора, удалось достигнуть комбинации достаточной емкости с малыми габаритами.
Конденсатор представляет собой набор из девяти круглых пластин, соединенных попарно, при этом его емкость будет определяться как сумма девяти емкостей, образованных каждой соседней парой. Схематическое изображение ПИП приведено на рисунке 1.3.
1.5.3.2 Расчет размеров ПИП
Т.к. пластины выбранного конденсатора составляют между собой попарно девять отдельных конденсаторов, соединенных параллельно, то общая емкость будет определяться по формуле (1.10):
Рис.1.3
(1.10)
где Сi - емкости между соседними пластинами, они равны между собой и определяются по формуле (1.11).
(1.11)
Диэлектрическая проницаемость некоторых нефтепродуктов равна:
-бензин - 1,9-2,0;
-керосин - 2,1;
-скипидар - 2,2.
В дальнейших расчетах принимаем e =2. Размеры конденсатора примем равными:
- радиус пластин r=10 мм;
- величине зазора между ними d=2 мм.
Общая
емкость рассчитывается с использованием формул (1.10) и (1.11).
1.5.3.3 Выбор материала ПИП.
Если к системе электродов, погруженных в вещество, содержащее воду, приложить напряжение переменного тока, то, как и в случае постоянного тока, на электродах будут наблюдаться поляризационные явления. При переменном токе эти явления выражены в сотни раз слабее, чем на постоянном токе, и зависят от частоты, температуры и в значительной степени от материала электродов и состоянии их поверхности. Несмотря на малую величину поляризации, при измерении малых количеств влаги она может внести погрешность в измеряемую величину [10].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.