Файл: Шпоры автоматика.docx

23. Термоэлектрические термометры: устройство, принцип действия, области применения

Термоэлектрический термометр состоит из термоэлектрического преобразователя температуры (термопары) и вторичного прибора. Измерение температуры осуществляется косвенным методом — путем измерения с по­мощью вторичного прибора термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) тер­мопары, однозначно зависящей от разности температур рабочего (горячего) спая термопары и ее свободных концов. Эта зависимость (статическая харак­теристика термопары) стандартизована для температуры свободных концов, равной 0°С. При температуре свободных концов Т °С величина ЭДС термо­пары Ет(t) отличается от стандартной на постоянную величину Е₀ (Т):

Ет(t) = Е₀(t) — Е₀(Т), (1.1)

где Е_Т(t) и Е₀(t) — ЭДС термопары при температуре рабочего спая t°С и температуре свободных концов соответственно Т °С и 0 °С;

Е₀(Т) — ЭДС термопары при температуре рабочего спая Т °С и температуре свободных концов 0 °С

По уравнению (1.1) характеристика термопары может быть пересчита­на для любой температуры свободных концов термопары.

24. Цифро-аналоговый преобразователь: схема, принцип действия.

ЦАП предназначен для преобразования цифрового сигнала в аналоговый.

Rвх - входные сопротивления

Rос - сопротивления обратной связи

- коэф-т усиления

ХУY=f(x)

Пример: Roc=10 кОм

Rвх=10 кОм

Roc=10 кОм Uвх=0,5 В

Rвх=1 кОм

Предположим, нам надо преобразовать цифр. сигнал поступающий с процессора

в аналоговое напряжение , изменяющее в диапазоне от 0 до 3 В.

Таблица истенности:

Ключи все разомкнуты.Входное напряжение на операцион. усилителе=0,

Выходное напряжение =0(см. 1 строку таблицы)

Ключ А находится в замкнутом положении(состояние логической единицы).

На операцион. усилитель подается 3В. Коф-т усиления

Uвх= Uв*Кu=3*0,066=0,2 B

Комбин. 0010, т.е. замкнутый ключ В.

Uвх=3*0,13=0,4

Все ключи замкнуты Кu=1. На выходе получается полные 3В.

Вместо 3В можно взять любое напряжение, не превышающее напряжение питания, изменив сопротивление.

25.Преоразователи температуры: классификация, области применения.

Для измерения температуры применяется большое число средств измерения или технических средств, называемых термометрами, с помощью которых сигнал температурной измерительной информа­ции преобразуется в вид, удобный для непосредственного восприя­тия наблюдателем, автоматической обработки, передачи и исполь­зования в автоматических системах регулирования и управления. В промышленной термометрии применяются два основных метода измерений: контактный и бесконтактный.

При измерении контактным методом чувствительный элемент термометра находится в непосредственном контакте (соприкосновении) с измеряемой средой. Бесконтактными методами температура определяется по тепловому электромагнитному излучению нагретых тел.

Широко распространенными средствами измерения температу­ры, основанными на использовании контактного метода, являются термометры расширения(жидкостные,дилатометрические,биметаллические,манометрические,газовые,конденсационные), термоэлектрические термометры используются с милливольтметрами и потенциометрами, термо­метры сопротивления. Кроме того, известны также термошумовые, пьезокварцевые, акустические, магнитные и некоторые, другие ви­ды термометров, которые пока не получили широкого применения в промышленной термометрии. Выбор того или иного технического средства для измерения температуры зависит от многих факторов, связанных с диапазоном изменения температуры, точностью изме­рений, составом и свойствами измеряемой среды, дистанционностью измерения и т. д.

Температура относится к таким физическим величинам, которые не поддаются непосредственному измерению. Поэтому при опреде­лении ее всегда преобразуют в другую физическую величину, легко поддающуюся измерению. При этом необходимо располагать уравнением, связывающим температуру с этой физической величиной. Все это означает необходимость введения температурной шкалы, которая представляет собой непрерывную совокупность чисел, ли­нейно связанных с численными значениями какого-либо физическо­го свойства тела, представляющего собой однозначную и монотон­ную, функцию температуры

26Аналогово- цифровой преобразователь (ацп) – преобразует аналоговый сигнал в цифровой (двоичное число).

Например: термопара – преобразует температуру в напряжение.

На вход АЦП подается аналоговый сигнал (А). Компаратор сравнивает выходной сигнал А ЦАП с входным сигналом (А). Если А>В, то логический элемент & пропускает счетные импульсы в счетчик. Счетчик подсчитывает эти импульсы. Постепенно увеличивая двоичное число. Как только напряжение В превысит входной сигнал А, вентиль & запирает подачу импульсов. Полученная в счетчике двоичная комбинация передается в процессор, а счетчик обновляется, и счет начинается сначала.

Например: На вход А подано U=2В. Счетчик досчитает до комбинации 1010, после чего остановится и сбросит свои показания на 0.

27Принцип действия термоэлектрических преобразователей основан на использовании термоэлектрического эффекта, который заключается в том, что в замкнутой цепи, состоящей из двух или нескольких разнородных проводников, возникает электрический ток, если места соединения (спая) нагреты до различной температуры. Термоэлектрический эффект: для разных металлов разное число свободных электронов, диффузия электронов через спай, электроды А и В заряжаются + и -, возникает электрическое поле, между электродами А и В возникает разность потенциалов – термоЭДС. Если t_о – const, то Е_ав=f(t). Измерение температуры сводится к измерению термоЭДС термопары. Для включения в цепь электроизмерительного прибора или вторичного преобразователя её следует разорвать в спае с температурой tо. ТермоЭДС не изменится с введением в её цепь третьего проводника (С), если концы этого проводника имеют одинаковую температуру. Это позволит включать в цепь преобразователя соединительные провода, измерительные приборы. Погрешность, возникающая вследствие изменения температуры свободных концов, устраняется применением компенсационных проводов для отвода свободных концов преобразователя в зону с известной постоянной температурой. Как правило, эти провода изготовляются из тех же материалов, что и термоэлектроды, а для платинородий, платиновых одна жила из меди, другая- из медно-никелевого сплава.