Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления

Русский Муниципальный ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ Институт

Кафедра

Экспериментальной физики

Атмосферы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

по дисциплине

“Способы и средства гидрометеорологических измерений”.

УРАВНОВЕШЕННЫЕ И Неустойчивые Указатели температуры СОПРОТИВЛЕНИЯ

Сделай: ст .гр. М-273 Исаев Э.К.

Проверила : Азимова Н.Д.

Санкт - Петербург


Цель работы - познакомиться с разными схемами термометров сопротивления, освоить методику расчета их чувствительности.

Указатели температуры сопротивления делаются на базе датчиков с термозависимой Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления электропроводностью.

Электропроводность большинства материалов в той либо другой степени находится в зависимости от температуры. Эта зависимость характеризуется значением температурного коэффициента сопротивления a , который определяется как относительное приращение сопротивления резистора при изменении его температуры на 1 К:

(1)

где R0 - сопротивление резистора при температуре t.

Коэффициент aдля большинства незапятнанных металлов имеет порядок ~10-3 K Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления-1. Значения коэффициента a для неких металлов представлены в Приложении 1.

Для железных сплавов величина aменьше, чем для металлов, составляющих сплав. Ряд сплавов, как, к примеру, константан либо манганин имеют a на 2-3 порядка меньше, чем незапятнанные металлы. Железные сопротивления, сделанные из материалов с огромным a, употребляют при измерении температуры, их именуют терморезисторами Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления. Сплавы с малым a используются для производства неизменных резисторов.

Температурный коэффициент сопротивления для терморезисторов фактически постоянен в широком спектре температур, что позволяет проинтегрировать уравнение (1) и получить последующую зависимость:

(2)

где R0 - сопротивление при температуре 0°C.

Если принять, как это обычно делают, Т0=273,15 К, и обозначить Т‑Т0=t (т.е. пользоваться Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления шкалой Цельсия), то формулу (2) можно представить в виде:

R » R0 × exp (a t) , (3)

имея в виду, что a t <<1, формулу (3) можно представить как:

. (4)

Приборы для измерения температуры, собранные с применением терморезисторов, носят заглавие термометров сопротивления (другое заглавие - резисторные указатели температуры). Электронные схемы, при помощи которых фиксируется сопротивление терморезистора при измерении температуры Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления, могут быть разными. Некие из их рассматриваются ниже.

Уравновешенный указатель температуры сопротивления

(уравновешенный резисторный указатель температуры).


Принципная схема указателя температуры представлена на рис.1, где Rt - терморезистор, R1, R3, - неизменные резисторы, R2 - регулируемый резистор, GВ - источник тока, R4 - потенциометр, PA - гальванометр.

Несложно узреть, что в данном приборе использована традиционная мостовая схема Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления. Если при помощи регулируемых резисторов, входящих в плечи моста (в этом случае, R2) достигнуть равновесия моста, т.е. отсутствия тока в гальванометре, то сопротивление терморезистора при всем этом может быть найдено из соотношения:

Rt × R3 = R1 × R2 (5)

Подставляя (4) в (2) и решая его относительно t, получим:

(6)

Таким макаром, зная сопротивления 3-х плеч Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления моста, сопротивление датчика при 0°C и коэффициент a, можно по уравнению (6) высчитать температуру датчика.

В большинстве случаев сопротивления R1, R3 не меняют в процессе измерения, а равновесия моста достигают конфигурацией третьего регулируемого сопротивления R2. Приведенные выше формулы употребляют при расчете схем, а градуировку создают сопоставлением указателя температуры сопротивления Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления с примерным. Для этого устанавливают соответствие температуры датчика и сопротивления R2 (к примеру, строят градуировочный график, таблицу и т.п.).


Определим понятие чувствительности указателя температуры. Чувствительность измерительного прибора - это отношение конфигурации сигнала на выходе прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. В применении к данному случаю, чувствительность уравновешенного указателя температуры сопротивления - это Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления отношение конфигурации сопротивления R2 к соответственному изменению температуры при условии равновесия моста. Это определение можно выразить формулой:

где Sутс – чувствительность уравновешенного указателя температуры сопротивления.

Подставив в (7) выражение для R2 из уравнения (5) и выполнив дифференцирование, получим:


Таким макаром, чувствительность уравновешенного указателя температуры сопротивления с одним регулируемым плечом тем больше Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления, чем больше сопротивление этого плеча и чем больше температурный коэффициент сопротивления датчика.

Автоматом уравновешивающийся указатель температуры сопротивления

Указатель температуры этого типа представляет собой следящую систему с отрицательной оборотной связью. Простой пример схемы такового указателя температуры изображен на рис.2.


Мост собран на резисторах Rt, R3, r1 , r2 . Питание моста осуществляется переменным Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления током, а напряжение разбаланса (очевидно, тоже переменное) подается на усилитель. Усиленный сигнал поступает на управляющую обмотку L1 реверсивного мотора М. На его опорную обмотку L2 подается напряжение от источника питания, сдвинутое на p/2 по фазе при помощи конденсатора С. При наличии напряжений на L1 и L2 движок Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления крутится и приводит в движение каретку самописца с указателем и шкалой. Сразу с этим меняется переменное сопротивление r1 - r2 , уравновешивая мостовую схему. При достижении равновесия моста напряжение разбаланса исчезает, движок останавливается. Изменение сопротивления Rt вызывает опять возникновение сигнала разбаланса, а как следует, вращение мотора и уравновешивание моста.

В данном примере следящей Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления системы оборотная связь осуществляется через усилитель и движок М, который является исполнительным элементом, уравновешивающим мост при возникновении сигнала разбаланса.

Сигнал разбаланса, возникающий при снижении температуры, отличается по фазе на p от сигнала, возникающего при повышении температуры.

Проиллюстрируем это, рассмотрев рис. 1. Если мост питать неизменным током, то при изменении температуры Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления (а как следует, и Rt) в ту либо другую сторону, меняется направление тока в диагонали разбаланса, т.е. его символ. В случае питания моста переменным током (рис. 2) аналогом знака является сдвиг фазы на p. Таким макаром, разность фаз на обмотках L1 и L2 может быть +p/2 либо -p/2 зависимо Автоматически уравновешивающийся термометр сопротивления от знака конфигурации температуры. Соответственно меняется направление движения мотора М - он крутится по часовой стрелке либо против нее, уравновешивая мост.


avtomatizaciya-zvuka-s-v-slogah-predislovie.html
avtomatizaciya-zvuka-z-v-slogah-slovah-frazah-predlozheniyah-chistogovorkah-skorogovorkah-i-stihotvoreniyah-v-nebolshom-tekste.html
avtomatizirovanie-rabochego-mesta-menedzhera-servisnogo-centra-kursovaya-rabota.html