Преимущества термометров сопротивления

· Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13 тысячных °C(0,00013).

· Возможность исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений.

· Практически линейная характеристика.

Недостатки термометров сопротивления

· Относительно малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)

· Дороговизна (в сравнении с термопарами из неблагородных металлов, для платиновых термометров сопротивления типа ТСП).

· Требуется дополнительный источник питания для задания тока через датчик.

Термопреобразователи сопротивления взрывозащищенные типа ТС -1187 (рис. 8) предназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред во взрывоопасных зонах категории В-1а. Термопреобразователи имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты «взрывонепронецаемая оболочка» и маркировку взрывозащиты «IExdIICT6». Основные технические характеристики:

· Рабочий диапазон температур: -50…+200°С

· Класс допуска (по ГОСТ 6651) А

· Номинальная статическая характеристика (НСХ) 100П

· Условное давление 16 МПа

· Показатель тепловой инерции не более 20 с

· Защищенность от воздействия пыли и воды IP55

· Устойчивость к воздействию вибрации N3

· Схема соединений 2-х, 3-х, 4-х проводная

Принцип работы преобразователей основан на свойстве платинового сплава изменять электрическое сопротивление при изменении его температуры.

Формула для расчета номинальной статической характеристики для ТС – 1187 100П:

, (2.8)

где:

R₀ – номинальное сопротивление ТС при температуре 0°С,

А= 3,9083 · 10^-3 °C^-1

В= -5,775 · 10^-7 °C^-2

t – температура ТС.

С целью исключения влияния нестабильности питающего напряжения на измерение температуры, используют мостовую схему включения ТС (рисунок 9).

Рис. 9. Мостовая схема включения термометра сопротивления

Четырехпроводная схема выбрана из следующих соображений: дискретность температуры для последовательного включения вентиляторов составляет 0,7°С. Допустимое отклонение НСХ для платиновых ТС по классу А (ГОСТ 6651-94) составляет ±(0,15+0,002×|t|)°С, что для наших условий составляет ±0,3°С. Для класса В допускаемое отклонение НСХ достигает уже ±0,6°С, что для наших условий неприемлемо. Что бы не вносить дополнительной погрешности, используется четырех-проводная схема подключения ТС, которая полностью компенсирует сопротивление проводников связи, а так же изменение сопротивления проводников при изменении температуры окружающей среды.

Условие баланса схемы определяется из следующих соображений:

Мост состоит из четырех резисторов (плеч), образующих две параллельные ветви. В диагональ моста включен источник питания, а измеренное напряжение разбаланса снимается с другой диагонали моста.

Уравнение баланса для уравновешенного моста:

Рассчитаем параметры моста, приняв r_л=0.

Начальную температуру выберем на 1°С меньше, чем порог срабатывания. Это нужно для того, чтобы АЦП определял не только пороговую температуру, но и допороговую. По формуле 2.8 рассчитаем:

При t=39° R_t=R2=115,155 Ом

При t=63° R_t= 124,393 Ом

Исходя из стандартного ряда напряжения питания (min 5В) и ограничений протекающего через ТС тока (10 мА), имеем

=384.845 (Ом)

Так как подбираем элементы для измерительной схемы, целесообразно использовать высокоточный стандартный ряд сопротивлений Е192, который к тому же имеет допуск ±1%.

R3 принимаем равным 392 Ом 0,125 Вт.

Аналогично принимаем R4=392 Ом.

Для определения выходного сопротивления мостовой схемы включения ТС используем метод эквивалентного генератора. Он заключается в следующем: всю схему вокруг интересующих схем заменяют эквивалентным двухполюсником, состоящим из источника ЭДС и внутреннего сопротивления. После чего расчетным путем определяют два параметра: U при R →∞ и I при R =0.

В этом случае, согласно закону Ома для участка цепи

=0,069 (В)

= =59,798 (Ом)

= =196 (Ом)

=3,831 (В)

= - =5,00- =5-3,381=1,119 (В)

= = 0.00899 (А)

= = 0.00971733 (А)

= = = 0.00977295 (А)

= - =0.00971733 -0.00977295 =-0.00005562 (А)

= =1240,4 (Ом)

ВЫБОР АЦП

Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее вход-ной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобра-зование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя).

Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

По принципу действия АЦП делятся на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.

Достоинство АЦП параллельного типа — высокое быстродействие, так как входной сигнал за один шаг преобразования сравнивается с полным набором пороговых уровней.

Согласно справочнику выбираем АЦП К1107ПВ1.

Микросхема представляет собой быстродействующий 6-разрядный АЦП и предназначена для преобразования входных аналоговых сигналов с шириной спектра до 7 МГц в диапазоне 0...-2 В в один из потенциальных кодов параллель-ного считывания: в двоичный (прямой и обратный) и код с дополнением до двух (прямой и обратный).

В состав АЦП входят делитель опорного напряжения, 64 управляемых компаратора, 65 логические схемы "И", два предварительных дешифратора 31 на 5, два управляемых буферных регистра, дешифратор 10 на 6, выходной регистр (6 схем "Исключающее ИЛИ"), 6 схем преобразования выходных уровней АЦП на уровни ТТЛ, 5 схем формирования парафазных управляющих импульсов от такто-вого сигнала, 2 схемы преобразования уровней сигналов управления выходным кодом и схема преобразования уровня тактового импульса.

Каждый компаратор прямым входом подключен к определенному отводу низкоомного резисторного делителя опорного напряжения (общее сопротивление 67 Ом), формирующего пороговые уровни компараторов. Изменяя опорные напряжения на входах делителя можно при необходимости компенсировать пог-решность преобразования в конечной точке шкалы (вывод 16) и напряжение сме-щения нуля на входе АЦП (вывод 9). Предусмотрена возможность компенсации погрешности нелинейности на 0,5 значения младшего разряда (16 мВ) при работе в расширенном температурном диапазоне.

Инвертирующие входы компараторов объединены и образуют аналоговый вход АЦП. Работой АЦП управляет тактовый сигнал. Выборка производится (стробируются компараторы) через 10...15 нс после подачи переднего фронта тактового импульса. Кодирование производится с подачей заднего фронта тактового импульса, а результат, полученный во время кодирования на выходной регистр передается со следующим фронтом тактового импульса. Задержка выходного регистра не превышает 50 нс

. Промежуток времени с момента подачи первого тактового импульса до появления кода n-й выборки на выходе АЦП называется временем преобразования или периодом выборки T_c. Максимальная скорость преобразования определяется минимальными длительностями тактового импульса T_и и паузы между тактовыми импульсами, гарантирующими нормальную работу преобразователя, т.е. f_пр=1/(T_и+T_п). Тип выходного кода задается по двум выводам "управление выходным кодом" (УВК1, УВК2). Тип выходного кода может задаваться как цифровыми сигналами с уровнями ТТЛ, так и постоянными сигналами.

Параметры К1107ПВ1:

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1184; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!