Изучение универсального многофункционального лабораторного стенда физики низких температур, страница 3

– может управлять работой внешнего электрического нагревателя.

Принципиальная электрическая (блочная) схема контроллера ТФК показана на рис. 3.

Рис. 3. Блок-схема контроллера.

В состав контроллера входят три самостоятельных модуля: модуль сбора информации и управления опытом; основной вычислитель; блок питания.

Модуль сбора информации и управления выполняет следующие функции: сбор первичной информации с термодатчиков; преобразование аналоговых сигналов в цифровой шестнадцатеричный код; управление нагревателем. Этот модуль включает в себя аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), коммутатор, блок управления нагревателем. Основным электроизмерительным узлом контроллера является 16-ти разрядный аналого-цифровой преобразователь с встроенным предварительным усилителем, позволяющий регистрировать показания различных электрических датчиков с пороговой чувствительностью не хуже 10 мкВ. АЦП способен регистрировать изменение получаемых сигналов в диапазоне ±(15…20) мВ. Коммутатор подключает по очереди восемь электрических датчиков, причем периодичность (шаг) подключения датчика может устанавливаться оператором при подготовке опыта в очень широких пределах, от 1 секунды до нескольких минут.

Основной вычислитель включает в себя жидкокристаллический дисплей (ЖКИ), сетевой модуль “Ethernet 10BASE-T” и блок “RS-232”. Функциями вычислителя являются: обработка первичной информации; вывод информации в реальном времени на жидкокристаллический дисплей; организация связи контроллера с базовым компьютером; обработка команд оператора. На жидкокристаллическом дисплее высвечиваются командные меню и отображаются в реальном времени графики изменения показаний нескольких датчиков, что позволяет оператору визуально следить за ходом опыта. Модуль “Ethernet 10BASE-T” поддерживает связь контроллера с базовым компьютером по локальной сети. Блок “RS-232” предназначен для установки программного обеспечения в контроллере с персонального компьютера по последовательному порту. Все команды вводятся в контроллер через жидкокристаллический дисплей нажатием на соответствующий участок экрана.

В контроллере имеется стабилизированный источник напряжения, обеспечивающий питание его основных узлов и воспроизводимую работу внешнего электронагревателя мощностью до 10 Вт.

5. Температурные датчики. В лабораторном стенде в качестве датчиков в основном используются термоэлектрические измерители температуры – термопары и термометры сопротивления. Стенд оснащен четырьмя термопарами “манганин – константан”, двумя медными проволочными термометрами сопротивления и двумя полупроводниковыми микротермисторами. Все датчики связаны с контроллером через специальные разъемы в "блоке холодных спаев".

Каждый датчик, как уже отмечалось, оформлен в виде гибкого, электрически защищенного снаружи провода, как показано на рис. 4. Общая длина датчика составляет около 40 см.

Рис. 4. Общий вид температурного датчика.

На свободном, рабочем конце датчика размещается чувствительный элемент (термоэлемент) 1, который при работе всегда устанавливается внутри того участка объекта, температуру которого должен регистрировать. Тыльный конец датчика содержит электрический штекер 2 (миниатюрную вилку электрического разъема). Гибкий провод 3 позволяет устанавливать термоэлемент в заданную локальную зону исследуемого образца или температурной ячейки.