Реостатный измерительный преобразователь
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра: "Автоматизация производственных процессов"
Контрольная работа
по дисциплине "ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ"
Волгоград 2011г.
Содержание
. Конструкция реостатного измерительного преобразователя и принцип его работы
. Схемы включения реостатного преобразователя в измерительную цепь и положительное действие этих схем
. Структурная схема преобразования аналогового сигнала с измерительного преобразователя в цифровую форму
. Принцип работы параллельного АЦП, преобразующего выходной сигнал с преобразователя в цифровую форму
Список используемой литературы
1.Конструкция реостатного измерительного преобразователя и принцип его работы
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ (РЕОСТАТНЫЕ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Такие измерительные преобразователи широко используются в различных измерительных системах и системах автоматики и служат для преобразования линейных или угловых перемещений (входной сигнал) в электрическое напряжение (выходной сигнал). Потенциометрические измерительные преобразователи представляют собой проволоку, намотанную виток к витку на каркас и подвижный ползунок (рис. 1).
Рис. 1. Реостатный измерительный преобразователь
Полное сопротивление реостатного измерительного преобразователя:
, (1)
где R0 - сопротивление одного витка преобразователя; - удельное сопротивление материала проволоки; - длина одного витка; - площадь поперечного сечения витка; w - количество витков.
Подставляя в (1)
; ; ,
,
где: t - шаг одного витка, d - диаметр проволоки, D - диаметр каркаса.
Потенциометрические измерительные преобразователи имеют дискретность преобразования за счет минимально возможного изменения сопротивления на длину одного витка (рис. 2), определяемую шагом t. Следовательно, такие преобразователи имеют межвитковую погрешность.
.
Кроме того, погрешности преобразователя возможны от неоднородности по длине, непостоянства диаметра каркаса, влияния температуры. Чем выше удельное сопротивление ? проволоки, тем выше чувствительность преобразователя. Поэтому в качестве материала проволоки в потенциометрическом измерительном преобразователе используется нихром, манганин, константан, вольфрам, платина и сплавы на основе серебра и никеля. В качестве каркаса используется керамика, фарфор и другие термостойкие изоляторы.
Рис. 2. Передаточные характеристики потенциометрического измерительного преобразователя: 1 - идеальная, 2 - реальная
Рис. 3. Схема последовательного включения реостатного измерительного преобразователя
Рис. 4. Функция преобразования потенциометрического преобразователя при его последовательном включении с нагрузкой
.Схемы включения реостатного преобразователя в измерительную цепь и положительное действие этих схем
При последовательном включении потенциометрического измерительного преобразователя в цепь они изменяют силу тока в цепи по формуле
.
,
где - функция преобразования.
Функция преобразования графически представлена на рис. 4, ее вид нелинейный и зависит от соотношения и .
При ,, а при (2)
Выходное сопротивление падает по гиперболической зависимости, поэтому последовательное включение потенциометрического измерительного преобразователя с нагрузкой применяется редко из-за высокой нелинейности. Более распространенной является схема включения потенциометрического измерительного преобразователя и нагрузки по схеме представленной на рис. 5.
Рис. 5. Схема включения потенциометрического преобразователя (а) и его эквивалентная схема (б).
Рассматривая включение резисторов Rx и Rн, как параллельное, определим ток:
,
тогда напряжение на выходе преобразователя составит:
где - функция преобразования.
На рис. 6. а представлена зависимость напряжения на нагрузке, подключенной к потенциометрическому измерительному преобразователю по схеме, представленной на рис. 5. а. При холостом ходе (Rн > ?) зависимость линейная, с уменьшением нагрузки зависимость становится всё более нелинейной.
Рис. 6. Функция преобразования потенциометрического преобразователя (а), и его относительная погрешность (б)
На рис. 6. б показано изменение относительной погрешности преобразователя в зависимости от величины нагрузки и перемещения ползунка. Относительная погрешность определяется следующим образом:
; ; ,
тогда .
Чувствительность схемы определяется изменением электрического параметра на преобразователе от минимально возможного изменения входного сигнала.
Рис. 7. К определению чувствительности потенциометрического измерительного преобразователя
Ток, текущий в цепи:
, ,
,
.
Чувствительность по напряжению:
.
При условии >> получим
. (3)
Рис. 8. Зависимость мощности потребляемо