Другие предметы \ Технические измерения и приборы

Технические измерения и приборы (Принципы построения многоканальных измерителей температуры, шифраторов приращения и абсолютных шифраторов): Учебное пособие

Страницы работы

53 страницы (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Содержание работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

А.К. МУСОЛИН, В.А. ЛАШИН, Е.М. КУЗЬМИНА

ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

Учебное пособие

Рязань 2004

УДК 681.3

Технические измерения и приборы: Учеб. пособие / А.К. Мусолин, В.А. Лашин, Е.М. Кузьмина; Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань, 2004. 48 с.

Рассмотрены принципы построения многоканальных измерителей температуры, шифраторов приращения и абсолютных шифраторов, а также основы применения логических контроллеров и их программирование методом функционально-блоковых диаграмм.

Предназначено для студентов специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Ил. 41. Библиогр.: 6 назв.

Измерение, температура, контроллер, точность, шифратор, перемещение, абсолютный шифратор, программирование, функциональный блок, диаграмма

Печатается по решению методического совета Рязанской государственной радиотехнической академии.

Рецензент: кафедра АИТП РГРТА

М у с о л и н Александр Константинович

Л а ш и н Виктор Александрович

К у з ь м и н а Екатерина Михайловна

Технические измерения и приборы

Редактор И.П. Перехрест

Корректор Е.В. Ипатова

Лицензия № 020446

Подписано в печать 20.11.04. Формат бумаги 60х84 1/16.

Бумага газетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 3,0.

Уч.-изд. л. 3,0. Тираж 80 экз. Заказ

Рязанская государственная радиотехническая академия.

390005, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.

Редакционно-издательский центр РГРТА.

радиотехническая академия, 2004

Введение

В промышленной автоматике уже давно существует полная гамма средств Государственной системы приборов (ГСП), достаточных для удовлетворения большинства производственных потребностей [1].

Однако сам факт существования таких приборов не может снизить интереса к разработке и созданию систем подобного функционального назначения, но использующих новые возможности, которые открылись перед разработчиками благодаря достижениям микроэлектроники, созданию персональных ЭВМ и микроконтроллеров.

Целью данного пособия является оказание помощи студентам, изучающим курс “Технические измерения и приборы”, в освоении лекционного материала и отдельных вопросов лабораторного практикума. Содержание учебного пособия составило рассмотрение трёх тем:

· многоканальная система контроля и регулирования температуры с использованием в качестве первичных преобразователей термопар. Инструментальным средством исследования выбран пакет схемотехнического моделирования Micro-Cap V;

· датчики приращения и абсолютные шифраторы;

· логические контроллеры.

ТЕМА 1. Многоканальная система контроля

и регулирования температуры

1. 1. Получение датчика температуры

Принцип работы термопар

Известно [1, 6], что в цепи, составленной из двух неоднородных проводников, когда одни их концы сварены, а другие – свободны, при нагревании спая 1 (рис.1) на свободных концах 2 возникает разность потенциалов Е_AB.

Эту разность потенциалов называют термоэдс, а сам прибор - термопарой. Полярность получаемой эдс определяется свойствами материалов электродов А и B.

Причина появления термоэдс заключается в том, что концентрации свободных электронов в разных материалах различны. Создается своеобразный «электронный газ», давления которого в разных металлах из-за различных концентраций электронов также неодинаковы. Поэтому при соприкосновении металлов в месте спая электроны из металла с боль-

Рис. 1

шим давлением переходят в металл с меньшим давлением, создавая избыток положительного потенциала в одном металле и отрицательного – в другом.

Величина получающейся эдс пропорциональна разности температур горячего (1) и холодного (2) спаев:

Е_AB = (К/е) [ln (n_A / n_B)] (t - t₀ ) = C (t - t₀),

где К – постоянная Больцмана, е – абсолютная величина заряда электрона, n_A и n_B -концентрации свободных электронов в металлах А и В, а t и t₀ -температуры горячего и холодного спаев соответственно.

Характеристики существующих термопар во многом определяются свойствами применяемых термоэлектродных материалов, но создать термопару, пригодную для работы в большом температурном диапазоне и в любой среде, не удается из-за отсутствия материалов, которые полностью удовлетворяли бы целому ряду подчас взаимоисключающих требований. Поэтому создано несколько типов стандартных термопар, с помощью которых можно измерять температуры различных сред и в различных пределах.

Каждый из типов характеризуется так называемой номинальной статической характеристикой (НСХ), отечественное и зарубежное (в скобках) обозначения которой различны.

Тип	Обозначение НСХ	Материал термоэлектрода		Диапазон температур, °С
Тип	Обозначение НСХ	положительного	отрицательного	Диапазон температур, °С
ТВР	ВР (А)	Сплав вольфрам - рений ВР-5	Сплав вольфрам - рений ВР-20	0 ¸ 2500
ТПР	ПР (В)	Платинородий	Платинородий	300 ¸ 1800
ТПП	ПП (S)	Платинородий	Платина	0 ¸ 1600
ТХА	ХА (К)	Хромель	Алюмель	-200¸1300
ТХК	ХК (L)	Хромель	Копель	-200¸800
ТМК	МК (М)	Медь	Копель	-200 ¸ 100

Порядок величин термоэдс различных термопар обычно не превышает нескольких десятков милливольт, которые определяют область возможных применений термопар различных типов.

Для практического использования термопар в качестве первичных датчиков температуры необходимо учитывать следующее.

Температура рабочего спая, °С	Термоэдс для термопар, мВ
Температура рабочего спая, °С	Платино-платинородиевых (ТПП)	Хромель-алюмелевых (ТХА)	Хромель-копелевых (ТХК)
100	0,64	4,10	6,95
200	1,42	8,13	14,65
300	2,31	12,21	22,90
400	3,24	16,39	31,48
500	4,21	20,64	40,15
600	5,21	24,90	49,00
700	6,25	29,14	57,75
800	7,32	33,31	66,40
900	8,43	37,36	-
1000	9,57	41,31	-
1100	10,74	45,14	-
1200	11,95	48,85	-
1300	13,15	52,41	-
1400	14,34	-	-
1500	15,54	-	-
1600	16,75	-	-