Разработка измерительного преобразователя для термопреобразователя сопротивления (тип используемого преобразователя - на основе материала Cu)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Гомельский государственный технический университет

им. П.О.Сухого

Курсовая работа по дисциплине:

“САПР устройств промышленной электроники”

“Разработка измерительного преобразователя для термопреобразователя сопротивления”.

Выполнил студент гр. ПЭ-42

Кутовский Н.А.

Принял преподаватель:

Карпов В.А.

Гомель 2002г.

Содержание:

1.  Исходные данные для проектирования.

2. Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреоб-разователя сопротивления.

3.  Эквивалентная схема термопреобразователя сопротивления.

4.  Функциональная схема измерительного преобразователя.

5.  Модель термопреобразователя сопротивления.

6.  Выбор эквивалентной схемы влияния помех общего и нормального вида. Расчет влияния помех.

7.  Схема электрическая принципиальная.

7.1. Расчет и выбор схемы источника опорного напряжения.

7.2. Расчет и выбор схемы источника тока.

7.3. Расчет и выбор схемы фильтра низких частот.

7.4. Расчет и выбор схемы измерительного усилителя.

    7.5. Выходной преобразователь.

8.  Расчет измерительного преобразователя на влияние температуры.

9.  Расчет на влияние разброса компонентов.

Выводы.

Приложение.

Список используемой литературы.

1. Исходные данные для проектирования.

Исходными данными для проектирования измерительного преобразователя (ИП) являются следующие:

Вариант №8.

1. Тип используемого преобразователя — на основе материала Cu.

2. Сопротивление термопреобразователя при 0^оС Ro=10 Ом.

3. Номинальное значение отношения сопротивлений W100 соответственно при 100^oC и при 0^oC, W100=1.428

4. Сопротивление одного провода линии связи, Rлс=3 Ом.

5. Максимальная разница в сопротивлении проводов линии связи, Rлс=0.3 Ом.

6. Диапазон измеряемых температур, Т=(-50..+150)°С.

7. Диапазон изменения выходного сигнала ИП, Iвых=(-10..10)мА.

8. Эквивалентное значение напряжения помехи Uп промышленной частоты, наве-денной на вход ИП составляет 50 мВ.

9. Разность потенциалов между точками заземления ИП и защитной арматурой тер-мопреобразователя сопротивления составляет 25 В.

10. Диапазон температуры ИП составляет (0..60)^oC.

11. Дополнительная погрешность ИП от влияния температуры окружающей среды не более d/10^oC, где d - погрешность преобразования ИП.

12. Паразитная емкость и сопротивление изоляции принимаются равными соответственно 1нФ и 500 кОм.

2. Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления.

Эквивалентная схема измерения представлена на рис.1, где приняты сле-дующие обозначения:

ИП - измерительный преобразователь;

ОИ - объект измерения;

ЗА - защитная арматура чувствительного элемента термопреобразователя соп-ротивления (ТПС);

ЧЭ - чувствительный элемент ТПС;

ЛС - линия связи;

Rлс - сопротивление ЛС;

Rиз  - сопротивление изоляции между ЧЭ и ЗА ТПС;

Спар - емкость между ЧЭ и ЗА, обусловленная конструктивными особенностями ТПС;

Uз - напряжение между землями ИП и ЗА ТПС;

Uп - эквивалентное напряжение помехи,приложенное к входу ИП;

ИТ - источник тока ИП, при помощи которого запитывается ПТС;

ВУ - входной усилитель, усиливающий падение напряжения на ПТС.

  Рис.1. Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления.

3. Эквивалентная схема термопреобразователя                                             сопротивления.

Эквивалентная схема ТПС представлена на рис. 2, где приняты следующие обозначения:

РС - резьбовое сопротивление;

КК - клемная колодка;

ПЧ - погруженная часть ТПС.

Рис. 2. Эквивалентная схема ТПС.

4. Функциональная схема ИП.

Функциональная схема ИП представлена на рис. 3, где приняты следующие обозначения:

ИТ - источник тока, служащий для задания рабочего тока через ТПС;

ИОН - источник опорного напряжения, служащий для задания уровня тока через ТПС и необходимого напряжения смещения для формирования требуемого диапазона выходного сигнал

ВУ - входной усилитель, необходимый для преобразования падения напряжения на ТПС в требуемое напряжение;

ФПС - фильтр постоянной составляющей, необходимой для снижения влияния напряжений Uз и Uп;

ВП - выходной преобразователь, необходимый для получения требуемой формы выходного сигнала.

Рис. 3. Функциональная схема измерительного преобразователя.

5. Модель термопреобразователя сопротивления.

Модель ТПС задается в виде пассивного элемента — сопротивления с учетом заданного ТКС, находимого по W100=1.428.

Для заданного диапазона измерений температуры от -50°С до 150°С и погрешности преобразования из основных характеристик ТПС типа Cu выбираем класс B. Этому классу соответствует диапазон измерения температур от -200°С до 200°С, при этом предел допустимого отклонения отношения сопротивления от НСХ: ±(0.25+0.0035/t/)°С.

Пренебрегая влиянием нелинейности на точность ТПС определим, что для класса допуска В соответствует допускаемое отклонение сопротивления R_О в пределах 0.1%.

Значение сопротивления термопреобразователя рассчитывается по формуле:

, где R_O — сопротивление термопреобразователя при 0°С,

D — погрешность преобразования.