Разработка устройства для контроля неэлектрической величины
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
возрастает, т.к усиливаются колебания атомов кристаллической решетки металла, что приводит к снижению подвижности электронов.
В ограниченном диапазоне температур эта зависимость носит линейный характер
? =?0 (1+?? ?T0)
?-удельное сопротивление металла
??-температурный коэффициент сопротивления
Сопротивление проводников изменяется по линейному закону:
В полупроводниковых преобразователях с ростом температуры, под действием тепловой энергии происходит термоионизация атома полупроводника, что приводит к росту зарядов, способных преодолеть запрещенную зону и росту их подвижности.
Это приводит к увеличению электропроводимости и уменьшению сопротивления.
Эта зависимость определяется формулой:
? =?0 e-kT
k- пост коэффициент
Терморезистор помешают в те точки объекта, температуру которого хотят измерить, измеряют его сопротивление, а затем с помощью его температурной кривой по измеренному значению сопротивления определяют его температуру, а затем температуру точки контролируемого объекта.
Конструкция терморезисторов:
а) Проводниковые проволочные
Двойная обмотка исключает индуктивное сопротивление измерителя.
б) Проводниковые малогабаритные
в) Полупроводниковые
Материалы терморезисторов
а) Проводниковые
Ni (до +1500)- никель
Cu (до +2000)-медь
W (до +4000)-вольфрам
Pt (до +6500)-платина
б) Полупроводниковые
Медномарганцевый терморезистор
Кобальтомарганцевый терморезистор.
Выбираем проводниковый терморезистор
Выходной величиной параметрического преобразователя является параметр электрической цепи (R), и для построения измерительной цепи этот параметр необходимо преобразовать в электрический сигнал. Такое преобразование осуществляется с помощью цепей, которые называют цепями предварительного преобразования.
неэлектрический конструктивный измерительный преобразователь
2. Расчет цепи предварительного преобразования:
.1 Выбор схемы цепи предварительного преобразования
Цепи предварительного преобразования выполняют по схемам делителей напряжения или мостовым схемам цепи.
Цепи в виде делителей напряжения не подходят, т.к они измеряют полное значение контролируемой величины
Поэтому выбираем мостовую схему, т.к они используется для контроля отклонения контролируемой неэлектрической величины от исходного заданного значения.
Выбираем схему с одним контролируемым резистором , т.к выбрали проводниковый терморезистор, сопротивление которого при нагреве увеличивается, поэтому мостовая схема, включенная в противофазе с линейной функцией преобразования не подходит.
2.2 Расчет параметров цепи предварительного преобразования
Параметры резисторов R1, R3, R4, выбирают, если это возможно, равными параметрам преобразователя, т.к в этом случае обеспечивается наибольшая чувствительность цепи и их равноценное влияние по мощности и погрешности.
Напряжение питания определяется по мощности резисторов и преобразователя, т.к сопротивление и мощность их выбирается одинаковой.
Падение напряжения на каждом резисторе равно:
Мощность каждого резистора:
В практике, с целью облегчения режимов работы резисторов и преобразователя напряжение питания выбирают в 1.5-2 раза ниже расчетного и округляют до целых значений.
С учетом коэффициента запаса
Мощность источника питания выбирается из условия:
;
С учетом коэффициента запаса принимаем:
Вт
Отклонение значения неэлектрической величины от исходного значения:
Опасным явлением для нашей схемы является перегрев, поэтому изменение контролируемой величины берем с плюсом.
Выходное напряжение цепи предварительного преобразования определяется по формуле:
=
=
==, т.е
В цепи имеют место два вида погрешностей:
Инструментальные
Методические
Инструментальные погрешности обусловлены погрешностями резисторов.
Погрешности этих элементов носят случайный характер, не коррелированны между собой, поэтому их суммируют геометрически.
В целях обеспечения равномерного влияния погрешности всех составляющих, принимаем условие:
?I=0.6%
Из имеющихся выбираем ?I=0.5%
3. Расчет согласующей цепи
3.1 Выбор схемы согласующей цепи
Внутреннее сопротивление выходного измерительного механизма равно:
Rи=10 Ом
Так как в мост включены высокоомные резисторы, а измерительный механизм низкоомный, следовательно, для их согласования используем согласующую цепь.
Согласующие цепи выполняются на базе усилителей, которые имеют высокое входное сопротивление и достаточную выходную мощность.
Высокое входное сопротивление усилителя исключает методическую погрешность в величине выходного напряжения мостовой цепи.
Выходная мощность усилителя должна обеспечивать работу выходного измерительного механизма, по которому проводится отсчет результата измерения.
Согласующие цепи выполняются по схемам:
пря