Разработка преобразователя сопротивление-напряжение

  Московский Государственный Университет Путей Сообщения (МИИТ)

          Кафедра электротехники, метрологии и 

                       электроэнергетики                                           

                  Курсовой проект

по дисциплине:

Автоматизация измерений, контроля и        испытаний

Разработка преобразователя сопротивление-напряжение

                                              Выполнил: ст. гр АМО-311

                                   Разгуляева А.И

                                              Проверил:   доц. Дудин Б.А                             

                            Москва 2004

 Одним из многочисленных применений преобразователей сопротивления в напряжение (ПСН) являются преобразователи, применяемые в  измерительных цепях при измерении температуры.

Постановка задачи

 Преобразователи неэлектрических величин позволяют создавать эффективные системы контроля в бытовой и промышленной технике. Один из основных регулируемых и контролируемых параметров оборудования - температура. Для ее измерения применяются разные типы датчиков температуры:

• термопары;
• термометры сопротивления;
• терморезисторы;

Выбор схемы и комплектации  

Стандартное решение такой конструкторской задачи - построение схемы, выполняющей следующую последовательность действий:

• преобразование сопротивления в напряжение при помощи источника тока;
• преобразование напряжения в код при помощи аналогово-цифрового преобразователя (АЦП);

Преобразователи и устройства на основе термозависимых элементов в последнее время находят все более широкое распространение. Вариант функциональных термоэлектрических преобразователей-терморезистор.

Во многих случаях, особенно когда приходится проводить измерение температур с высокой разрешающей способностью, требуется применение специальных усилительных устройств. Однако применение усилителей постоянного тока для этих целей сопряжено с появлением значительных погрешностей. Поэтому для измерения температур с высокой разрешающей способностью можно использовать прибор на применении преобразователя сопротивления с высокой точностью.

ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Терморезистором называется измерительный преобразователь, активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры.

Действие ТС (термопреобразователь сопротивления) основано на температурной зависимости сопротивлений.

Нормирующие термопреобразователи, называемые также термопреобразователями, преобразуют обусловленное температурой изменение сопротивления в терморезисторе в напряжение. Выходной сигнал преобразователя зависит от сопротивления.

В преобразователях чаще всего используется стандартный сигнал 4…20 В. Значение измеряемой величины. Преобразование и передача сигналов осуществляется с абсолютной помехозащищенностью по протяженным измерительным цепям

В данной работе была измерена характеристика преобразования сопротивления в диапазоне  измерений. Измерения выходного напряжения были проведены для 6 различных диапазонов где R – сопротивление нагрузки.

Выходной величиной терморезистора является сопротивление. При создании измерительной цепи этот параметр необходимо преобразовать в напряжение.

Для построения ПСН обычно включают преобразуемое сопротивление в качестве нагрузки стабилизатора тока. Тогда падение напряжения на этом сопротивлении будет пропорционально его сопротивлению. На практике удобно использовать ПСН, имеющие малое выходное сопротивление. Этому требованию в наибольшей степени отвечает ПСН на основе стабилизатора тока. Следовательно, в качестве выходного напряжения ПСН можно использовать не падение напряжения на резисторе, а выходное напряжение ОУ. При этом выходное сопротивление такого ПСН будет весьма низким. Такая схема может точно измерять сопротивления примерно до 20 МОм при использовании буферного усилителя А1 с малым током смещения (менее 30 нА). В схеме используются два микромощных ОУ, заключенных в ИС Siliconix L144. На входы схемы подается постоянное питающее напряжение 20 В .К выходу схемы подключен вольтметр.

На выходе схемы постоянное напряжение V изменяется в зависимости от диапазона измерений и изменения сопротивления резистора.

Каждому диапазону измеряемого сопротивления соответствует определенное значение сопротивления, которое устанавливается на диапазонный резистор.

Отдельно для каждого диапазона сопротивлений от 0.2 кОм до 20 МОм проводится фиксирование значений напряжения.

Зависимость выходного напряжения от сопротивления при 0.2 кОм

Зависимость  выходного напряжения от сопротивления при 2 кОм

Зависимость выходного напряжения от сопротивления при 20 кОм

Зависимость выходного напряжения от сопротивления