Изучение промышленных приборов для измерения и регулиро-вания технологических параметров

При наличии  длинных  проводов, соединяющих датчик  с мостом  по двухпроводной   схеме, изменение   сопротивления  и  в  зависимости  от температуры  окружающей  среды  (воздуха)  может  внести  значительные погрешности   в   измерение  сопротивления  Rt.  Радикальное  средство устранения   указанной    погрешности - замена    двухпроводной    схемы трехпроводной (рис.1-б).

В схеме  уравновешенного  моста  изменение  напряжения  источника питания не влияет на результаты измерения.

В автоматических   уравновешенных    электронных    мостах    для уравновешивания  схемы  используется  следующая схема.  Принципиальная схема электронного моста типа КСМ изображена на рис.2. В основу работы электронного  моста  положен  принцип  измерения сопротивления методом равновесного моста.

Мостовая схема  состоит  из трех плеч с сопротивлениями R1,R2,R3, реохорда R и четвертого плеча,  содержащего  измеряемое  сопротивление Rt. К точкам с и d подключен источник питания.

При определении  значения  сопротивления  протекающие  по  плечам моста   токи   создают   в   точках   a   и b  напряжение, фиксируемое нуль-индикатором 1,  подключенным к этим точкам.  Перемещая  движок  2 реохорда  R  с  помощью  реверсивного  двигателя 4,  можно найти такое положение равновесия схемы,  при котором напряжения в  точках  a  и  b будут равны. Следовательно, по положению движка 2 реохорда можно найти величину измеряемого сопротивления Rt.

В момент   равновесия   измеряемой   схемы  положение  стрелки  3 определяет  значение  измеряемой   температуры   (сопротивление   Rt). Регистрация  измеряемой  температуры  приводится  с  помощью пера-5 на диаграмме 6.

Электронные мосты  подразделяют по числу точек измерения и записи на одноточечные и многоточечные (3-,6-,12- и 24 точечные), с ленточной диаграммой   и   приборы  с  дисковой  диаграммой.  Электронные  мосты выпускаются с классами точности 0,5 и 0,25.

Записывающее устройство   многоточечного   прибора   состоит   из печатающего барабана  с  нанесенными  на  его  поверхности  точками  и цифрами.

Приборы питаются от сети переменного тока напряжением 127  и  220В,  а  измерительная  цепь моста питается постоянным током напряжением 6,3 В от силового трансформаторного прибора.  Приборы  с  питанием  от сухого    элемента   применяются   в   тех   случаях,   когда   датчик устанавливается в пожароопасных помещениях.

 

3. Калибровка  датчиков температуры

Термопреобразователь  сопротивления  подключают  к  измерительному прибору с  помощью  медных  (иногда  алюминиевых)  проводов,  сечение, протяженность, а  следовательно,  и сопротивление которых определяется конкретными условиями измерения.

В зависимости   от   способа  присоединения  термопреобразователя сопротивления  к  измерительному  прибору  -  по   двухпроводной   или трехпроводной схеме (рис.1. ,вариант "а" и "б"), сопротивление проводов входит целиком в одно  плечо  мостовой  схемы  прибора,  либо  делится поровну   между   ее   плечами.  В  обоих  случаях  показания  прибора определяются    не    только    сопротивлением    термопреобразователя сопротивления,   но   и   соединительных   проводов.  Степень  влияния соединительных проводов на показания прибора зависит  от  величины  их сопротивления.  Так,  в каждых конкретных условиях измерения, т.е. при каждом конкретном значении этого  сопротивления,  показания одного  и того   же  прибора,  измеряющего одну  и ту  же  температуру (когда термопреобразователь  имеет  одно  и  то   же   сопротивление)   будет различными.   Для   устранения  такой  неопределенности  измерительные приборы   градуируют   при   каком-либо    определенном    стандартном сопротивлении соединительных проводов, которое обязательно указывается на их шкале записью,  например R_вн=5Ом. Если при эксплуатации прибора соединительная  линия  будет  иметь такое же сопротивление,  показания прибора будут правильными.  Поэтому измерениям  должна  предшествовать операция  подгонки соединительной линии,  заключающаяся в доведении ее сопротивления до указанного градуировочного значения R_вн.

Сопротивление соединительной  линии  даже при тщательной подгонке равно градуировочному значению только в том случае,  когда температура окружающего воздуха не отличается от той, при которой велась подгонка. Изменение температуры линии приведет к изменению сопротивления  медных (алюминиевых)  проводов,  нарушению правильности подгонки и в конечном счете,  к появлению температурной погрешности показаний  прибора.  Эта погрешность особенно сказывается при 2-х проводной линии связи,  когда температурное приращение сопротивления  линии  имеет  место  только  в одном  плече  мостовой  схемы.  При  3-х проводной линии температурное приращение сопротивления линии получают два смежных плеча и  состояние мостовой  схемы изменяется меньше,  чем в первом случае.  В результате этого, величина температурной погрешности оказывается меньшей. Поэтому 3-х проводная линия оказывается более предпочтительной,  несмотря на больший расход материала, применяемого для изготовления соединительных проводов.

 

 

 

4. Порядок выполнения  работы.

4.1. Ознакомиться с  принципом действия и конструкцией термометров сопротивления   и   электротехническими   устройствами  стенда. Собрать двухпроводную схему измерения в соответствии с рис. 3а.

4.2. Установить   тумблер   в   положение  2-проводная   схема,  а переключатель в положение  0.

4.3. Установить  мостом МС,  имитирующим термометр сопротивления, сопротивление в Омах,  соответствующие табличным данным  (Таблица  1), снять  показания  температуры  в  ⁰С  по  шкале  МПР51 и провести расчет  абсолютной  и  относительной  погрешности  измерений, указанных в таблице 1 температур.

Исследование 2- проводной  схемы.

4.4. Установить   тумблер   в   положение   2-х проводная   схема подключения.

4.5. Установить    переключатель   сопротивления   соединительных проводов в положение 1 (соответствует R_пр=1,72 Ом).

4.6. Выполнить пункт 4.3 и результаты измерения занести в таблицу 1 по строкам 5-7,  соответствующим 2-х проводной схеме подключения при  R_пр=1,72 Ом.

4.7. Установить   переключатель   сопротивления    соединительных проводов в положение 2 (соответствует R_пр=5 Ом).

4.8. Выполнить пункт  4.3 и результаты измерения занести  в таблицу 1 по строкам  8-10  соответствующим  2-х  проводной   схеме  подключения  при  R_пр=5 Ом.

Исследование 3 - х проводной  схемы.

4.9. Установить  тумблер   в   положение   3-х   проводной   схемы подключения (рис3 б).

4.10.Выполнить пункты 4.5-4.8 и занести результаты в строки 11-16 таблицы  1 соответствующие сопротивлениям  соединительных  проводов R_пр=1,72 Ом и R_пр=5 Ом.

4.11. Дать   анализ   точности   измерений  при   двухпроводной  и трехпроводной схеме измерения.

4.12. В  отчете  привести  выводы по протоколу испытаний  (таблица 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Контрольные  вопросы.

1. Назовите типы термометров  сопротивления и принцип их  действия.

2. Назовите достоинства  и недостатки термометров сопротивления.

3. Приведите примеры  использования  термометров   сопротивления  в системах автоматического контроля и регулирования.

4. Каково   назначение   автоматических  электронных   равновесных мостов?

5.  Принцип действия  уравновешенных мостов.