3. Проверка работоспособности экспериментальной установки

Для проверки работоспособности необходимо:

- подключить стенд с помощью сетевого кабеля к сети 220 В, 50 Гц;

- включить стенд выключателем SA1, при этом должен загореться встроенный в него индикатор «Питание»;

- подключить выходные клеммы регулятора температуры к входным клеммам поля «Датчики температуры»;

- установить мини модуль с биметаллическим термостатом;

- включить питание регулятора температуры «Датчики положения» выключателем SA4, при этом должен загореться встроенный в него индикатор;

- по мере увеличения температуры нагревательного резистора можно наблюдать, что при фиксированной температуре светодиод должен погаснуть.

4. Экспериментальное определение характеристик датчиков температуры

4.1. Снятие и построение градуировочной характеристики термопары

Таблица 1

T, ºC
е, мВ

Для снятия градуировочной кривой термопары необходимо установить в поле «Датчики температуры» мини модуль с изучаемой термопарой. К ее выходам подключить мультиметр, работающий в режиме измерения постоянного напряжения до 200 мВ. Изменяя с помощью регулятора температуры температуру нагревательного резистора, фиксировать значения на дисплее мультиметра через каждые 5 °С. Данные занести в табл. 1. 

4.2. Снятие и построение экспериментальной характеристики платинового терморезистора

Для снятия экспериментальной характеристики платинового терморезистора необходимо установить в поле «Датчики температуры» мини модуль с изучаемым датчиком. К его выходам подключить мультиметр, работающий в режиме измерения сопротивления до 2 кОм. Изменяя с помощью регулятора температуры температуру нагревательного резистора фиксировать значения на дисплее мультиметра через каждые 5 °С. Данные занести в табл. 2.

Таблица 2

T, °C
U, В

Построить на одном графике экспериментальную и табличную статические характеристики (Прил. 2) изучаемого датчика и оценить основные погрешности.

4.3. Снятие и построение экспериментальной характеристики полупроводникового терморезистора.

Для снятия экспериментальной характеристики полупроводникового терморезистора необходимо установить в поле «Датчики температуры» мини модуль с изучаемым датчиком. Эксперимент проводить аналогично 4.2. Данные занести в табл. 3.

Таблица 3

T, ºC
U, В

Построить на одном графике экспериментальную и табличную статические характеристики (Прил. 2) изучаемого датчика и оценить основные погрешности.

4.4. Снятие и построение экспериментальной характеристики интегрального датчика температуры

Для снятия экспериментальной характеристики интегрального датчика температуры необходимо установить в поле «Датчики температуры» мини модуль с изучаемым датчиком. Эксперимент проводить аналогично 4.2. Данные занести в табл. 4.

Таблица 4

T, ºC
U, В

Построить на одном графике экспериментальную и табличную статические характеристики (Прил. 2) изучаемого датчика и оценить основные погрешности.

4.5. Снятие и построение экспериментальной характеристики инфракрасного пирометра.

Для снятия экспериментальной характеристики инфракрасного пирометра необходимо установить в поле «Датчики температуры» мини модуль с изучаемым датчиком. Эксперимент проводить аналогично 4.2. Данные занести в табл. 5.

Таблица 5

T, °C
U, В

Построить на одном графике экспериментальные статические характеристики изучаемого датчика и оценить основные погрешности.

5. Требования к отчёту

Отчет должен содержать:

а) цель работы;

б) основные технические характеристики исследуемых датчиков;

в) экспериментальные данные, расчётные значения требуемых параметров и графиков по каждому из проведенных экспериментов;

г) анализ полученных экспериментальных данных, сравнение полученных данных с паспортными, выводы.

6. Контрольные вопросы

1. Каков принцип работы биметаллического термостата, основные преимущества и недостатки таких датчиков?

2. Каков принцип работы термопары, основные преимущества и недостатки таких датчиков?

3. Каков принцип работы металлического и полупроводникового терморезисторов, их отличия, основные преимущества и недостатки таких датчиков?

4. Каков принцип работы инфракрасного пирометра, основные преимущества и недостатки таких датчиков?

5. Назовите температурные диапазоны работы каждого из изучаемых датчиков, какие факторы обуславливают эти границы?

6. Какова предпочтительная область применения каждого из датчиков, представленных в лабораторной работе?

7. Назовите основные элементы стенда, необходимые при проведении лабораторной работы по изучению датчиков температуры.

8. Опишите порядок проведения лабораторной работы.

Работа № 3. Изучение датчиков магнитного поля

Цель работы

1. Изучить основные технические характеристики геркона, аналогового и дискретного датчиков Холла и аналогового и дискретного магниторезисторов.

2. Снять статические характеристики исследуемых датчиков.

3. Сравнить экспериментальные характеристики с теоретическими и оценить погрешности.

Программа работы

Дома изучить принцип работы, назначение и технические характеристики датчиков магнитного поля, схемы их подключения, а также основные узлы и возможности лабораторного комплекса.

В лаборатории:

- пройти тестирование по теоретической части;

- снять экспериментальные и построить теоретические характеристики аналогового датчика Холла;

- снять экспериментальные и построить теоретические характеристики аналогового магниторезистора;

- для дискретного датчика Холла экспериментально рассмотреть работу в режиме изменения расстояния между торцом датчика и ВЭ;

- для дискретного магниторезистора экспериментально рассмотреть работу в режиме изменения расстояния между торцом датчика и ВЭ;

- для геркона экспериментально рассмотреть работу в режиме изменения расстояния между торцом датчика и ВЭ;

- по результатам экспериментов определить среднее квадратическое отклонение случайной погрешности σ и гистерезис геркона, дискретных датчика Холла и магниторезистора;

- по результатам экспериментов определить линейность статических характеристик, аналоговых датчика Холла и магниторезистора;

- проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы;

- выполнить отчет о проделанной работе.

Пояснения к работе

1. Общие сведения

В лабораторной работе исследуются следующие датчики магнитного поля:

-дискретный датчик Холла Infenion TLE 4905L;

-аналоговый датчик Холла Analog Devices AD22151;

-магниторезистор с дискретным выходом Honeywell 2SS52M;

-магниторезистор с аналоговым выходом Honeywell НМС1021;

-геркон Meder МК-17-В2.

Теоретический материал, посвященный описанию принципов работы датчиков магнитного поля, а также технические характеристики используемых в лабораторной работе датчиков приведены в Прил. 3.

2. Описание лабораторной установки для изучения датчиков магнитного поля

Прежде, чем приступить к экспериментальному исследованию датчиков магнитного поля, необходимо ознакомиться с принципом их действия и схемой. Необходимо также изучить назначение элементов стенда.

Зона «Датчики магнитного поля» лабораторного стенда представлена на рис. 1.

Данная зона представляет собой:

- стойку микрометра с установленным на торце магнитом, воздействующим на датчик;

- гнёзда, расположенные по определенному коду;

- выходные гнёзда для подключения мультиметра.

Все исследуемые датчики магнитного поля установлены в соответствующих минимодулях (рис. 2).

С левой стороны мини модуля расположено отверстие для прохода щупа микрометра с магнитом (воздействующим элементом ВЭ) при снятии статических характеристик изучаемых датчиков. На лицевой стороне мини модулей, там, где необходимо, расположены элементы индикации (светодиоды) и управления (кнопка).

Питание всех датчиков осуществляется постоянным напряжением 5 В от встроенного импульсного источника питания.

геркон (а), дискретный датчик Холла (б), аналоговый датчик Холла (в), дискретный магниторезистор (г), аналоговый магниторезистор (д)