2.2 Устройство

Прибор содержит следующие аппаратные устройства:

- устройства ввода информации (многоканальный аналого-цифровой преобразователь, датчик температуры «холодных» спаев ТЭП (модификация ТП);

- управляющее устройство (микроконтроллер, ПЗУ с программой, энергонезависимое запоминающее устройство, в котором сохраняются параметры регулятора при отключенном напряжении питания);

- устройство формирования выходных сигналов (транзисторные ключи с открытым коллектором с оптоэлектронной развязкой);

- пульт управления с индикаторами режимов работы регулятора и состояния выходных сигналов;

- формирователь сигналов интерфейса К8-485 (модификация Метакон-5Х2-Х-1);

- блок питания.

Внешний вид регулятора и его панель управления показаны на рисунке 2.1

1 - индикатор значений параметров; 2-индикатор номера каналов и кодов параметров; 3 - индикаторы состояния ВЫХОДОВ L; 4- индикаторы состояния ВЫХОДОВ H; 5- индикаторы режима автоматического переключения индикации по каналам (ОПРОС); 6 -индикатор служебных режимов (НАСТР); 7- индикатор обрыва термопар (ОБРЫВ); 8 - кнопка переключения номера канала (НОМЕР) и включения автоматического переключения индикации по каналам (ОПРОС); 9 - кнопка записи в память новых значений параметров (ВВОД); 10 - кнопка циклического вызова параметров (ПАРАМЕТР); 11- кнопка уменьшения значений параметров ; 12 - кнопка увеличения значений параметров

Рисунок 2.1- Регулятор микропроцессорный, многоканальный серии «Метакон».

2.3 Термоэлектрические преобразователи температуры (термопары)

Термопары применяются для измерения температур в диапазоне от минус 200 до плюс 2500 °С. Они обладают достаточно высокой точностью и могут быть использованы в автоматизированных системах сбора и обработки экспериментальных данных.

В основу термоэлектрического метода измерения температуры положен эффект Зеебека; суть его заключается в том, что в разомкнутой цепи, составленной из двух различных и термоэлектрически однородных проводников, спаи которых помещены в среды с различными температурами, возникает термоЭДС, пропорциональная разности температур спаев.

Таким образом, термоЭДС термопары Е_АВ(t,t₀) равна разности контактных термоЭДС е_АВ (t) и е_АВ (t₀) (формула 2.1)

Е_АВ(t,t₀) = е_АВ (t) - е_АВ (t₀), (2.1)

где t и t₀- температуры спаев.

Обычно t₀ поддерживается постоянной, равной 0 °С, поэтому, полагая в уравнении (2.1) t₀ = const, получим равенство (2.2):

Е_АВ(t,t₀) = F(t), (2.2)

Зависимость (2.2) может быть найдена при градуировке термопары методом сравнения ее показаний с показаниями образцового измерителя температуры. Результаты градуировки представляют в виде таблиц или графиков.

В практике измерения температур в воздушной и нейтральной средах широкое распространение получили термопары, изготовленные из неблагородных металлов и их сплавов, по причине их низкой стоимости и достаточно высокой чувствительности. Основным недостатком термопар из неблагородных металлов является то, что для их изготовления практически очень трудно получить термоэлектрически однородную проволоку, а, следовательно, и обеспечить хорошую воспроизводимость стандартной градуировочной кривой. Хромель (84 % М + 9,8 % Сг + 10 % Fе + 0,2 % Мn) - копелевые (56 % Сu + 44 % Ni) термопары типа (ТХК).

ТХК имеют наибольшую термоЭДС [Е (1000 °С) = 6,88 мВ] по сравнению с другими термоэлектрическими измерителями температуры, но сравнительно невысокий верхний предел длительного использования (500...600 °С) в воздушной среде.

Хромель-алюмелевые (94 % Ni + 2 % А1 + 2,5 % Мn + 1 % si + 0,5 % примеси) термопары (ТХА). Термопары типа ТХА имеют более высокий температурный предел (1000 °С), но меньшую термоЭДС.

Допустимые отклонения термоЭДС весьма значительны, но не должны превышать для термопары ТХА ΔЕ_Т = 0,16 мВ в диапазоне температур (50...300 °С) и ΔЕ_Т = 0,16 + 2·10 (t - 300) мВ в диапазоне температур 300...1300 °С, а для термопары ТХК ΔЕ_Т= 0,2 мВ в диапазоне температур - 50...300 °С.