По заданным пределам изменения температуры контролируемой среды

5.2.1 По заданным пределам изменения температуры контролируемой среды

 и выбирается наиболее подходящий тип термопреобразователя (термопары) (табл. 2) и по её градировочным таблицам определяются значения и , соответствующие верхнему и нижнему значениям предела измерения.

=400⁰ C, =900⁰ C.

=14,5 мВ, =8,42 мВ.

Предел измерения определяется как разность

Рис. 2 Измерительная схема автоматического потенциометра КСП 4.

5.2.2 Величина сопротивления резистора  определяется из условия равенства падения напряжения на нём от тока  и  нормального элемента

 

Следовательно,

Величины сопротивления резисторов , ограничивающего ток в цепи источника питания стабилизированного (ИПС) и переменного , предназначена для установки величины рабочего тока в измерительной схеме, соответственно равны 750 Ом и 56 Ом.

 

=750 Ом, =56 Ом.

5.2.3 Величина сопротивления резистора ,

определяющего верхний предел измерения или конец шкалы, определяется из условия равенства падения напряжения на приведенном сопротивлении  цепи реохорда (резисторы , ,) и предела измерения ,

 

Эквивалентное (приведенное) сопротивление реохорда  в автоматических приборах является заданной величиной (90, 100 или 300 Ом) и определяется уравнением

90 Ом

 

Тогда приведенное сопротивление R_ПР можно выразить в следующем виде:

,

где:  - коэффициент, учитывающий нерабочие участки реохорда;  - сопротивления нерабочих участков в линейном реохорде.

K=1.064 Получим:

 

С учётом сопротивления подводящих проводов схемы  и  имеем:

.

5.2.4 Сопротивление R_Н, определяющее нижний предел измерения или начало шкалы находится, исходя из следующих соображений. При температуре контролируемой среды t_min движок реохорда находится в точке а, т.е. в начале шкалы прибора, и  термопары  компенсируется падением напряжения  в точках а – с измерительной схемы

Тогда .

Для высокоточных потенциометров, например класса точности 0,25, учитываются сопротивления соединительных проводов , ,  и  между катушками сопротивлений электрической измерительной схемы, а также  термопары  при средней температуре  свободных концов термопары. Тогда вычисляется по формуле:

 

5.2.5 Сопротивление  служит для ограничения тока в измерительной схеме. Поэтому падения напряжения  в точках в – с должно обеспечить компенсацию  термопары , соответствующую верхнему пределу измерения прибора . Исходя из этого условия,  для прибора с линейным реохордом определяется по уравнению

5.2.6 Для автоматической компенсации влияния изменения температуры свободных концов термопары в схему введено сопротивление R_M, выполненное из медной проволоки и располагающееся вблизи свободных концов термопары. С изменением температуры свободных концов термопары появляется изменение падения напряжения на R_M при протекании тока I₂, компенсирующее ту часть ЭДС термопары, которая возникает за счёт изменения температуры свободных концов термопары. Сопротивление R_M определяется из выражения:

где:  - средняя чувствительность термоэлектрического преобразователя в интервале изменения температуры свободных концов его  (определяется по градировочным таблицам), мВ/град;  - сопротивления  при температуре  - температурный коэффициент сопротивления меди, равный .

 C=0.006

 

Сопротивление медной катушки для средней температуры окружающей среды  находится по формуле:

5.3 Методика расчёта измерительной схемы электронного автоматического моста

В соответствии с изложенной методикой и исходными данными для своего варианта №21 (табл. 3), произведем расчёт измерительной схемы автоматического моста.

Таблица 3

Пределы измерений и градуировки автоматических уравновешенных мостов.

Тип термометра сопротивления.	Сопротивление термометра при .	Обозначения градуировки	Номер варианта	Пределы измерения, 0С
				от	до
ТСM	53	Гр.23	21	0	50

Рассмотрим расчёт уравновешенной измерительной трехпроводной схемы автоматического моста КСМ 4 (рис.6.2).

5.3.1 По заданным пределам изменения температуры контролируемой среды  и  выбирается наиболее подходящий тип термометра сопротивления (табл. 3) и по его градировочным таблицам определяется величины сопротивлений термометра  и , соответствующие верхнему и нижнему пределам измерения автоматического моста:

,

,

где: t₀ – начальная температура, обычно принимается ,  - температурный коэффициент сопротивления материала термометра.

Рис. 3 Измерительная трехпроводная схема автоматического уравновешенного моста КСМ 4.

5.3.2 Сопротивление соединительных проводов и подгоночных катушек R_л составляют сопротивление внешней цепи R_вн, равное обычно 5 Ом, т.е. сопротивление одной линии – 2,5 Ом.

 

5.3.3 Сопротивление R_д определяет начало шкалы прибора, а r_д – подгоночное сопротивление в виде спирали, являющейся частью сопротивления R_д. Последнее выбирается равным  Ом.

 

5.3.4 Величина сопротивления R_З должна быть больше R_t и при изменении его от  до  ток , протекающий через реохорд в указанном диапазоне температуры, должен меняться не более, чем на , иначе уменьшается чувствительность моста  

,

Примем

=0,9

Тогда , Ом.

По условию R₂=R₃

 

5.3.5 Сопротивления R₁ находится из уравнения равновесия мостовой схемы относительно начальной отметки шкалы, когда движок реохорда находится в точке  в:

R₁= (-(3865-1105,5+2.5-5) = 2508 Ом

5.3.6 Приведённое сопротивление R_пр цепи реохорда (R_р, R_ш, R_п) определяется по формуле, полученной путём совместного решения уравнений равновесия мостовой измерительной схемы для двух крайних отметок шкалы:

где: λ – коэффициент равный 1,064.

5.3.7 Величина сопротивления R_п, определяющего верхний предел измерения прибора, вычисляется по формуле:

где: R_экв – эквивалентное сопротивления реохорда, равное 90 Ом.

5.3.8 Балластное сопротивления R_б в цепи питания служит для ограничения тока в плечах измерительной схемы и рассчитывается из условия, чтобы максимальный ток I_max, проходящий через термометр, не превышал 7 мА.

, Ом.

где: U=6,3В – напряжение питания мостовой схемы; R_to – сопротивление термометра при  или минимуме.

Заключение

 

В ходе курсовой работы было произведено построение функциональной схемы автоматизированного контроля процесса тепловой обработки железобетонного изделия в камерах периодического давления. Кроме того, были произведены расчеты измерительных схем автоматических электронных потенциометра, моста и сужающего устройства расходомера по переменному перепаду давления.

Библиографический список

1. Абдулин С.Ф. Технические измерения и приборы: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 210200 – Омск: Изд-во СибАДИ, 2005 – 52 с.

2. Зеличенок Г.Г. Автоматизация технологических процессов и учета на предприятиях строительной индустрии: учеб. пособие для вузов. – М.: «Высш. школа», 1975. – 352 с.

3. ГОСТ 21.404–85. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 16 с.

4. Виглеб Г. Датчики: устройство и применение. – М.: «Высшая школа» 1989. – 210 с.