Global Informatics
Измерению температуры придается большое значение в различных отраслях промышленного производства. Температура является наиболее массовым и, зачастую, решающим параметром, характеризующим различные технологические процессы металлургической, химической, энергетической и других видов промышленности. Точность измерения температуры очень важна для автоматизации процессов производства. В зависимости от необходимого диапазона и точности используют методы измерения температуры с помощью следующих средств [7, 8, 11]:
стеклянных жидкостных термометров;
манометрических термометров;
термопреобразователей сопротивления;
термоэлектрических преобразователей;
оптических и фотоэлектрических пирометров;
специальные способы измерения температуры.
Наиболее распространены методы измерения, основанные на преобразовании температуры в электрический сигнал. Большинство методов термометрии основано на изменении свойств материалов от температуры, которые регистрируются вторичными измерительными приборами, как унифицированными, так и специализированными.
В настоящее время в термометрической технике в результате высокой чувствительности вторичных приборов на первый план выдвигаются воспроизводимость свойств первичных измерительных преобразователей, устойчивость используемых материалов к воздействию внешней среды, надежность и долговечность всей конструкции датчиков температуры в условиях их эксплуатации. Помимо указанных качеств также следует принимать во внимание технологичность и стоимость используемых материалов и компонентов.
Термопреобразователь сопротивления (ТПС) - первичный измерительный преобразователь, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. ТПС относятся к классу параметрических датчиков. Материал, из которого изготавливается ТПС, должен обладать высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), как можно более линейной зависимостью сопротивления от температуры и хорошей воспроизводимостью характеристик. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют платина (Pt), медь (Cu) и никель (Ni), имеющие положительный ТКС. Платина используется для измерения температур в диапазоне (-200…+1100) 0С; медь - для температур (-200…+200) 0С; никель - для температур (-60…+180) 0С. Лучшей воспроизводимостью характеристик обладают платиновые датчики (нестабильность градуировочной характеристики для лучших образцов не превышает 0,001 0С), а лучшей линейностью характеристики обладают медные датчики [7, 8, 11].
Стандартные платиновые термопреобразователи имеют обозначение ТСП, медные - ТСМ, а никелевые - ТСН. Номинальное сопротивление термопреобразователей находится в диапазоне единицы - сотни Ом.
Тепловая инерционность стандартных термометров сопротивления характеризуется постоянной тепловой инерции, составляющей от единиц секунд до единиц минут.
Основные технические характеристики ТПС регламентируются стандартом [3], в котором изменение сопротивления в функции температуры описывается номинальными статическими характеристиками (НСХ). При этом сопротивление ТПС определяется по формуле:
Rt =Wt∙R0,
где R0 - сопротивление ТПС при 0 0С, один из основных технических параметров ТПС;
Rt - сопротивление ТПС при температуре t 0С;
Wt - значение отношения сопротивлений при температуре t 0С и при температуре 0 0С, для каждого типа ТПС приведено в [3].
Аналитически каждая НСХ на определённых температурных отрезках может быть описана интерполяционным уравнением [3].
По точности воспроизводимости своей градуировочной характеристики и по допускаемому отклонению сопротивления R0 от номинального ТПС делятся на классы допуска А, В и С [3].
Конструктивно ТПС может иметь 2, 3 или 4 внешних вывода.
При моделировании в Micro-CAP7 конкретный ТПС может быть задан в виде модели резистора [14] по известному интерполяционному уравнению с учётом своего класса допуска.
Целью курсовой работы по дисциплине «САПР устройств промышленной электроники» является разработка и моделирование в системе Micro-CAP схемы измерительного преобразователя для первичного преобразователя температуры, обеспечивающей заданные метрологические характеристики.
Исходные данные для проектирования
Исходными данными для проектирования измерительного преобразователя (ИП) являются следующие:
) Тип используемого датчика - ТПС (Pt)
) Сопротивление ТПС при 0 oC, Rо=100 Ом.
) Номинальное значение отношения сопротивлений W100 соответственно при 100 oC и при 0 oC W100 = 1,391.
) Вид измерительной схемы - четырехпроводная
) Сопротивление одного провода линии связи Rлс = 25 Ом.
) Максимальная разница в сопротивлении проводов линии связи DRлс = 3 Ом.
) Максимальная скорость изменения температуры в точке измерения составляет 0,1 o C/с.
) Диапазон измеряемых температур, DТ = 150…+250 oC.
) Информационная форма выходного сигнала: Iвых=0...5 мА.
) Значение напряжения помехи нормального вида Uнв промышленной частоты, наведенной на вход ИП - 50 мВ.
) Разность потенциалов между точками заземления ИП и защитной арматурой ТПС, (помеха общего вида) - 25 В.
) Диапазон температуры ИП - 0..60 0C.
) Предел допускаемой основной погрешности преобразователя (класс точности ИП): gдоп = 0,5%
) Предел допускаемой дополнительной погрешности ИП от влияния температуры окружающей среды - 0,5gдоп/10 oC или gдоп/10 oC.
) Допустимые отклонения сопротивления ТПС при 0 oC (Ro) от номинального значения табл. 1.
Таблица 1
|
Тип ТПС |
Допускаемое отклонение сопротивления Ro, % для различных классов допуска |
||
|
А |
В |
С |
|
|
Pt |
0.05 |
0.1 |
0.2 |
Статья в тему
Индикатор концентрации нитратов в продуктах
Нитраты (соли азотной кислоты) широко распространены в природе. Они
содержатся в почве, воде, входят в состав растений, являются продуктами обмена
веществ организма человека и животных.
Нитраты считаются одними из самых опасных химических соединений, так как
способны вызвать серьез ...