Разработка измерительного преобразователя для термопреобразователя сопротивления. Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления

Курсовая работа по дисциплине:

"САПР устройств промышленной электроники"

"Разработка измерительного преобразователя для

термопреобразователя сопротивления".

Содержание

1. Исходные данные для проектирования.

2. Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления.

3. Эквивалентная схема термопреобразователя сопротивления.

4. Функциональная схема измерительного преобразователя.

5. Модель термопреобразователя сопротивления.

6. Схема электрическая принципиальная.

7. Расчет измерительного преобразователя на влияние температуры.

8. Расчет на влияние разброса компонентов, выбор подстроечных элементов.

9. Список используемой литературы.

1.Исходные данные для проектирования.

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

1) Тип используемого преобразователя (Pt,Cu,Ni).

2) Сопротивление термопреобразователя при 0^o C, Rо.

3) Номинальное значение отношения сопротивлений W100

соответственно при 100 ^o C и при 0 ^o C.

4) Сопротивление одного провода линии связи R лс.

5) Максимальная разница в сопротивлении проводов линии связи

(D R лс).

6) Диапазон измеряемых температур, DТ.

7) Диапазон изменения выходного сигнала ИП.

8) Эквивалентное значение напряжения помехи Uп промышленной частоты, наведенной на вход ИП - для всех вариантов составляет 50 мВ.

9) Разность потенциалов между точками заземления ИП и защитной арматурой термопреобразователя сопротивления - для всех вариантов 25 В.

10) Диапазон температуры ИП - для всех вариантов (0..60) ^o C.

11) Дополнительная погрешность ИП от влияния температуры окружающей среды не более d/10 ^o C - для всех вариантов, где d - погрешность преобразования ИП.

Данные пунктов 1-5 находятся из таблицы 1, данные пунктов

6-7 находятся из таблицы 2.

Задание типа испoльзуемого термопреобразователя

и параметров линии связи.

Таблица 1

Порядко-вый номер по журналу	Материал использо-ванного термопреобра-зователя	Ro,Oм	W100	R лс, Oм	D R лс max, Oм	Заданная  погреш-ность  преобра-зования
1;15	Pt	10	1.385	3	0.3
2;16	Pt	10	1.391	3	0.3
3;17	Pt	50	1.385	25	1.5
4;18	Pt	50	1.391	25	1.5
5;19	Pt	100	1.385	30	3.0
6;20	Cu	100	1.391	30	3.0
7;21	Cu	10	1.426	3	0.3
8;22	Cu	10	1.428	3	0.3
9;23	Cu	50	1.426	25	1.5
10;24	Cu	50	1.428	25	1.5
11;25	Cu	100	1.426	30	3.0
12;26	Cu	100	1.428	30	3.0
13;27	Cu	100	1.617	30	3.0
14;28	Cu	100	1.613	30	3.0

Задание диапазонов выходного сигнала

измерительного преобразователя и

диапазона измерения температур.

Таблица 2

Номер группы	Выходной сигнал  измерительного   преобразователя	Диапазон измерения    температуры,       град. Цельсия
1 с порядковыми номерами от 1 по 14	(0..10) В	-200..+200
1 с порядковыми номерами от 15 до 28	(0..10) мА	0..+200
2 с порядковыми номерами от 1 до 14	(-10..10) мА	-50..+150
2 с порядковыми номерами от 15 до 28	(0..10) В	-150..+150

2. Эквивалентная схема измерения температуры с

использованием термопреобразователя сопротивления.

Эквивалентная схема измерения представлена на рис.1, где приняты следующие обозначения:

ИП

  Рис.1. Эквивалентная схема измерения температуры

с использованием термопреобразователя сопротивления

ИП - измерительный преобразователь;

ОИ - объект измерения;

ЗА - защитная арматура чувствительного элемента термопреобразователя сопротивления (ТПС);

ЧЭ - чувствительный элемент ТПС;

ЛС - линия связи;

R лс - сопротивление ЛС;

R из  - сопротивление изоляции между ЧЭ и ЗА ТПС;

С пар - 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.

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

3. Эквивалентная схема термопреобразователя

сопротивления.

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

Рис. 2. Эквивалентная схема ТПС

РС - резьбовое сопротивление;

КК - клемная колодка;

ПЧ - погруженная часть 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 сигнала;

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;

Сум - сумматор, необходимый для смещения выходной характеристики измерительного преобразователя;

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. Разброс параметров ТПС находится из таблицы 3. Для определения класса точности ТПС необходимо воспользоваться таблицей 4. По заданному диапазону измерения температур, типу термометра и погрешности преобразования необходимо выбрать требуемый класс по таблице 4. По заданному классу и типу термопреобразователя по таблице 3 выбираются допускаемые отклонения в %.

Допустимые отклонения сопротивления ТПС

при 0 ^o C (Ro) от номинального значения.

Таблица 3

Тип ТС	Допускаемое отклонение сопротивления Ro, % для различных классов допуска
	А	В	С
Pt	0.05	0.1	0.2
Cu	0.05	0.1	0.2
Ni	-	-	0.24

Основные хаpактеpистики ТПС.

Таблица 4

Тип ТПС	Наименование х-тик pазмеpность	Значение хаpактеpистик
1	2	3
Pt	Диапазон измеряемых температур, град. Цельсия Класс допуска Предел допускаемого отклонения сопротивления от нормальной статической характеристики (НСХ) для соответствующих классов допуска, град. Цельсия: A B C	-260...+850 А, В, С +-(0.15+0.002/t/) от -220 до +850 град. Цельсия +-(0.3+0.005/t/) от -220 до 1100 град. Цельсия +-(0.6+0.008/t/) от -100 до +300 от 850 до 1100 град. Цельсия

6. Cхема электpическая пpинципиальная.

Электpическая пpинципиальная схема pасчитывается из условия получения минимальной погpешности пpеобразования. Сумаpная погрешность измеpительного пpеобpазователя должна быть не более 0.2%, дополнительная - от влияния темпеpатуpы окpужающей сpеды - не более 0.2% / ^o C.

7. Pасчет погpешности ИП от влияния темпеpатуpы.

Расчет и анализ пpоводится на ПК пpи помощи пpогpаммы МicroСAP II (III). После пpоведения pасчета опpеделяется погpешность и анализируется, какой из блоков вносит максимальный вклад в сумаpную погpешность. В случае выхода полученной погpешности за установленые гpаницы схему необходимо усовеpшенствовать.

8. Расчет погpешности от влияния pазбpоса компонентов.

Для опpеделения пpоцентного допуска пpименяемых элементов и опpеделения места подстpоечных pезистоpов необходимо пpоизвести допусковый контpоль по блокам, опpеделить блок с наибольшим влиянием на выходную хаpактеpистику ИП. Найти место, где установить подстpоечный pезистоp, опpеделить