АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Владимир 2013 г

Читайте также:
  1. Борьба за великое княжение владимирское – 14 век.
  2. Вильмонт Е. Кино и немцы. – М. :Астрель : АСТ; Владимир : ВКТ, 2009. -191 с.
  3. Владимир (Герман Вольдемар) Яковлевич Пропп
  4. Владимир 2013 г.
  5. Владимир Святославович и принятие христианства на Руси.
  6. Году вспыхнуло восстание в Киеве, в результате которого киевляне призвали на престол Владимира Мономаха
  7. Гражданское право (Кузьмин Сергей Владимирович).
  8. Осипова Ольга Владимировна. Знания о религии в период античности.

 

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучение принципа действия и устройства термометров сопротивления и электронного автоматического моста.

2. Произвести проверку моста КСМ2 — 07

3. Произвести градуировку моста КСМ2 - 07 на новые пределы измерений с предварительным расчетом измерительной системы моста.

 

Устройство и работа термометров сопротивления

Принцип действия термометров сопротивления основан на изменении электрического сопротивления проводника при изменении температуры. Зная зависимость сопротивления от температуры, можно по его измерению определить температуру среды, в которую помещен термометр сопротивления.

Известно, что при нагреве металлы увеличивают сопротивление от 0,4 - 0,6 % на 1 °С, а оксиды металлов (полупроводники) уменьшают своё сопротивление в 8-15 раз по сравнению с металлами. Графически это выглядит так (рис. 1). Зависимость сопротивления металлов от температуры в небольшом интервале температур определяется уравнением:

Rt = R't [1+α(t - t')]

где Rt - сопротивление металлического проводника при температуре R't - сопротивление того же проводника при температуре (t — t') - интервал измерения температур α – коэффицент температурного сопротивления.

Электрические термометры сопротивления применяются для измерения температур в диапазоне от -200 до +700°С.

В комплект электрического термометра входят чувствительный элемент, измерительный прибор и соединительные провода. В качестве чувствительного элемента в термометре сопротивления применяется металлическая проволока (Сu, Pt), намотанная на изоляционный каркас и заключенная в защитный кожух (рис.2)

 

 

Рис.1 Зависимость сопротивления термометров сопротивления от температуры Сu – медный, Pt – платиновый, КМТ-полупроводниковый.

 

 
 

 

 


Рис.2 Платиновый термометр сопротивления

а) с подвижным штуцером

б) чувствительный элемент

Серийно выпускаемые в нашей стране термометры сопротивления приведены в таблице 1.

Чувствительными элементами полупроводниковых термометров сопротивления (термисторов) являются смеси окислов меди, марганца, магния, никеля, кобальта и др. Смеси двух-трех окислов со связывающими добавками измельчают, спекают и обжигают, придавая им форму небольших цилиндриков,

 

шайбочек или бусинок (рис.3). В торцы чувствительных элементов вжигают контакты. При увеличении температуры термометра его сопротивление резко уменьшается согласно зависимости:

 

, где

R - значение сопротивления при 293 К; Т - температура, К; В - постоянная, зависящая от свойств полупроводникового материала.

Таблица 1.

 

Тип Номинальное сопротивление при 0°С,Ом Новая градуировка Старая градуировка
ТСП платина    
       
      10П гр. 20
      50П гр. 2 1(46 Ом)
      100П гр. 22
тcм медные   ЮМ  
      50М гр. 23 (53 Ома)
      100М гр.24

 

 

 

 
Рис.3 Конструктивные формы полупроводниковых термометров сопротивления

а) трубчатая (КМТ); б) дисковая (СТ5); в) цилиндрическая (ММС).

 

Технически серийно изготовляемые термисторы предназначены для измерений температур в диапазоне от -90 до +180°С.

В качестве вторичных приборов с термометрами сопротивления применяются обычно автоматические электронные равновесные мосты, реже логометры, неравновесные мосты и тестеры.

 

 

КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО МОСТА И ЕГО ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СХЕМА

Электронные уравновешенные мосты переменного тока предназначены для измерения, записи и регулирования (при наличии регулирующего устройства) температуры и других величин, измерение которых может быть преобразовано в изменение активного сопротивления. Прибор состоит из следующих основных блоков: корпуса, каретки с пером, усилителя, панели внешних коммутаций лентопротяжного механизма, регулирующего устройства, измерительного механизма.

В лентопротяжном механизме установлен синхронный электро-двигатель с редуктором. Нужную скорость продвижения диаграммной ленты получают, пользуясь инструкциями по эксплуатации.

Терморезисторы - нелинейные резисторы, изготовленные из полупро- водниковых материалов, имеющих большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС). У большинства терморезисторов ТКС отрицательный (-4,2 до - 8,4% / °С). Терморезисторы с положительным ТКС называют позисторами.

В зависимости от применяемого полупроводникового материала терморезисторы разделяют на:

1. кобальто - марганцевые КМТ (начальное сопротивление RH от 22 до 1000 кОм, ТКС от -4,2 до -8,4 интервал рабочих температур от -60 до +180°С);

2. медно - марганцевые ММТ (R-н- 1 - 220 кОм, ТКС от -2,4 до -5. -10 - +500 °С);


 

3. титанобариевые с положительным ТКС - СТ5 (RH = 0,02 - 0,14 кОм, ТКС = 20, -20 - +200 °С).

В основу работы электронных автоматических мостов КСМ2 положен нулевой метод измерения сопротивления.

Измерительная схема автоматического электронного равновесного моста КСМ2 представлена на рисунке 4.

 

 

Рис. 4 Измерительная схема автоматического электронного равновесного моста.

К точкам подключен источник питания - напряжение переменного тока 6,3 В. Подключение термометра к прибору производится по трехпроводной схеме. В этом случае сопротивление проводов распределяется между двумя прилегающими плечами поста. Применение трехпроводной схемы для присоединения термометра снижает величину температурной погрешности, вызванной изменением сопротивления соединительных проводов RЛ) вследствие изменения температуры окружающего воздуха.

Измерительная схема уравновешенного моста состоит из резисторов, имеющих следующие назначения:

Rp - реохорд, калиброванное сопротивление,

rш - шунтирующее сопротивление, для ограничения тока, протекающего через реохорд,

 

 

rk - резистор для задания верхнего предела измерений,

rh - резистор для задания начала шкалы,

r1, R2, r3, R4 - постоянные сопротивления,

R6 - сопротивления в диагонали питания, для ограничения тока,

Rt - термометр сопротивления,

Rл - резисторы для подгонки сопротивления линии связи до 2,5 Ом.

При изменении температуры контролируемого объекта изменится сопротивление термометра Rt и нарушится равновесие измерительной схемы. В результате в измерительной диагонали моста появится напряжение разбаланса, которое доводится усилителем до величины, достаточной для приведения в действие реверсивного двигателя. Ось двигателя при помощи шкива и троса связана с кареткой, на которой закреплен движок реохорда и указатель с пером записи.

Ротор реверсивного двигателя вращается до тех пор, пока существует сигнал, вызванный разбалансом схемы. Одновременно перемещается указатель прибора по шкале и движок по реохорду до наступления равновесия в измерительной схеме. В момент равновесия измерительной схемы положение указателя на шкале опре-

деляет значение измеряемой величины, т.е. температуру контролируемого объекта в данный момент времени.

 

РАСЧЕТ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО МОСТА

Для расчета измерительной схемы равновесного моста должны быть заданы минимальный tmin и максимальный tmax пределы измерения температуры в °С и тип термометра сопротивления.

Зная пределы измерения и тип термометра сопротивления, находят по градуировочным таблицам минимальную Rtmin и максимальную Rtтах величины сопротивления термометра. При измерении Rtmin движок реохорда должен находиться в точке а ', соответствующей началу шкалы. Учитывая, что термометр сопротивления Rt включен последовательно с реохордом в одно из плеч моста, движение равновесия измерительной схемы в этом случае возможно при условии:

R2 • (Rtmin +R3 + RЛ + Rnp) = (R1 +Rл)*RH (1)

 

При измерении Rtmax движок реохорда должен находиться в точке а", соответствующей концу шкалы. При этом равновесие измерительной схемы соблюдается при выполнении следующего равенства:

R2 •(Rtmax +R3 +Rл) = (R1 +RЛ)-(Rн + Rnp) (2)

Вычитая из условия (1) равенство (2), получим:

R2*(Rtmax - Rtmin)= (R1 + R2 + Rл) • Rnp

откуда:

Из уравнения (З) следует, что разность сопротивлений термометра, соответствующих верхнему и нижнему пределам шкалы, равная пределам измерения прибора, пропорциональна величине приведенного сопротивления реохорда. Следовательно, изменение пределов измерения прибора может быть осуществлено изменением величины приведенного сопротивления реохорда Rnp, состоящего из трех параллельно включенных сопротивлений RP, Rш, RK и определяемого по уравнению:

(4)

В автоматических электронных равновесных постах сопротивления реохорда и его шунта - величины постоянные и равные RP = 258 Ом, а Rш =137 Ом. Поэтому подгонка сопротивления Rnp до требуемого значения, определяемого уравнением (3), осуществляется изменением величины сопротивления RK, которую можно найти из уравнения (4)

Из уравнения (1) определяем величину сопротивления RH, предназначенного для подгонки нижнего предела измерения прибора:

R1= R2 = 200 Ом, R3 = 4,4 Ом, Rл= 2,5 Ом

Максимальная величина тока, протекающая через термометр сопротивления

 

 

определяется по уравнению:

 

где Umax максимальное напряжение на зажимах питания измерительной схемы моста. 6,3B = Umax

Максимально допустимая величина тока, исключающая самонагрев термометра равна 7-8 мА. При прочих равных условиях величина Imax зависит от величины R6, определяемой по уравнению:

Максимальное значение сопротивления Rб рассчитывается по уравнению (7) при Imax = 7 мА. Действительное значение сопротивления должно превышать Rбmin

Rл > R6min

Полученные в результате расчета пределы измерения шкалы прибора могут несколько отличаться от заданных, так как сопротивления нерабочих витков реохорда и соединительных проводов при расчете не учитывались.

 

ПОВЕРКА ЭЛЕКТРОННОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО МОСТА КСМ2

Блок-схема установки для проверки и градуировки прибора КСМ2-070 приведена на рис.6

Рис.6

rh - магазин сопротивлений, заменяющий сопротивление

rk - магазин сопротивлений, заменяющий сопротивление

Rt - магазин сопротивлений, имитирующий термосопротивление.

 

1. Установить на магазине сопротивлений RK величину 71,3.

2. Установить на магазине сопротивлений RH величину 13,2.

3. Установить на магазине сопротивлений Rt величину 5 Ом.

4. Пользуясь магазином сопротивлений Rt, плавно подвести стрелку прибора к
нулевой отметке на шкале.

5. Произвести проверку всех оцифрованных делений шкалы при
возрастающих и убывающих значениях сопротивлений.

6. По результатам измерений заполнить протокол, используя следующие
формулы:

а) абсолютная погрешность = Rt изм - Rt ист

б) приведенная погрешность

в) относительная погрешность

г) вариация В = Rt изм пр. х - Rt изм. обр. х.


 

 


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.011 сек.)