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