Анализ и синтез измерительного устройства в заданном канале измерения

5. Анализ и синтез измерительного устройства в заданном канале измерения

В соответствии с заданием необходимо разработать принципиальную схему и построить статическую характеристику нормирующего преобразователя. Исходные данные:

ПП	Измеряемый параметр	Характеристика НП, град.	Диапазон измерения	Выходной сигнал
Термометр сопротивления	Температура расстойки	50М	0…50 ºС	0…10 В

где ИС – измерительная схема, где происходит превращение изменения сопротивления ПП в изменение выходного сигнала; У – усилитель выходного сигнала с измерительной схемы.

При измерении температуры расстойки необходимо преобразовать сопротивление датчика в напряжение 0…10В на выходе измерительного преобразователя. В качестве измерительной части выберем схему неуравновешенного моста с линейной зависимостью выходного напряжение от сопротивления термометра .

Если принять ,  и , то

;

где: опорное напряжение.

Выбираем стабилитрон типа Д818Е.

Рассчитаем источник опорного напряжения. Необходимо получить . В точке А надо получить напряжение 10 В. Исходя из этого падение напряжения на  .

.

Принимаем  типа МЛТ 0,25±5%.

В точке В необходимо получить . Рассчитаем .

.

Найдем  из уравнения:

  

Принимаем .

Значение допустимого тока через резистор  равен .

Тип резисторов  МЛТ - 0,25 0,2 кОм±5%.

Найдем напряжения на выходе схемы при различных температурах:

По полученным данным построим статическую характеристику . На выходе измерительного преобразователя необходимо получить унифицированный сигнал 0–10 В. Для этого к измерительной схеме, на выходе которой получаем , добавляем дифференциальный усилитель.

Диапазон измерений, полученный на выходе моста необходимо сместить в нуль подстроечным резистором . Через данный резистор протекает ток

 

Сопротивление резистора R10 найдем по закону Ома:

Принимаем  регулировочный (переменный) резистор типа СП5-2- 1 ±5%. Пусть , тогда тип резисторов  МЛТ -0.25-5 кОм±10%.

Расчет напряжений на выходе усилителя. Для проведения этих расчетов необходимо определить коэффициент усиления вторичного моста.

Принимаем . Выбираем в качестве  термостабильный переменный резистор типа СП-3ּ1-6,8 кОм (с запасом для возможности настройки диапазона выходного сигнала). Так как обычно  в качестве  выбираем постоянный резистор МЛТ-0,25-3,9 кОм ±10%.

Найдем значение сопротивления , исходя из коэффициента передачи (усиления) усилителя DA, равном: ; отсюда,

.

Выбираем в качестве  резистор типа МПТ-0,25-300 кОм±10%.

Рассчитываем напряжение на выходе дифусилителя:

 

 

 

Графическая зависимость  представлена ниже:

После этого необходимо получить зависимость выходного напряжения при изменении температуры окружающей среды в диапазоне (0… +50)˚С.

Определим напряжение на выходе измерительного моста при t=0˚С.

Рассчитаем напряжение на выходе дифусилителя.

Резистором  сместим шкалу в нуль.

 

.

 

 

 

Графическая зависимость  при  приведена ниже:

Проведем аналогичные вычисления при .

 

 

 

 

Статическая характеристика  при  приведена ниже:

Определим погрешности измерительной части и всего нормирующего преобразователя.

Измерительная часть:

 

 Класс точности 5.

Определение погрешностей нормирующего преобразователя.

 

 Класс точности 5.

Электрическая схема поверки изображена на листе 2. Суммарная погрешность приборов, контролирующих входные и выходные сигналы не должна превышать допустимой погрешности. Перед поверкой преобразователь должен быть включен в течении 30 минут для прогрева. Основная погрешность проверяется при значениях выходного сигнала 0, 20, 40, 60, 80 и 100% предела измерения. За основную погрешность γ принимается выраженная в процентах наибольшая разность между действительным средним значением выходного сигнала Ах и рассчитанное значение выходного сигнала , отнесенная к нормирующему значению выходного сигнала .

Вариация выходного сигнала определяется как наибольшая их абсолютному значению разность выходных сигналов, полученная при подходе к одному и тому же значению входного сигнала сверху или снизу при заданном его значении.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были изучены:

- способы и методы формулирования задач технологического контроля и автоматизации технологического процесса;

- способы и методы построения систем технологического контроля;

- типовые измерительные приборы и датчики.

А также, получены навыки по:

- определению метрологических характеристик средств измерений, отвечающих требованиям регламента ведения ТП производства батонов;

- выбору типовых средств измерений по справочной литературе для построения искомой измерительной системы;

- расчету ПП и промежуточного преобразователя;

- расчету статической характеристики измерительного устройства в разрабатываемом канале измерения температуры,

- расчету погрешности и оценке класса точности этого канала.

Список литературных источников

1.       Козлов Г.Ф., Остапчук Н.В. Системный анализ технологических процессов на предприятиях пищевой промышленности – К., Техника, 1977.

2.       В.А. Соколов "Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности". М.: ВО Агропромиздат, 1991. – 445с.: илл.

3.       Конспект лекций по ТИП.

4.       Каталоги измерительных средств.