Метод _укр_2

12

Прилад обладнаний пристроєм для дистанційного керування швидкістю переміщення діаграмної стрічки.

Зовнішній вигляд приладу типу РП160 наведено на рис. 2.2.

На передній стороні шасі приладу розташовані шкала і реєструючий пристрій, що складається з каретки й діаграмного паперу. У нижній частині приладу розташовані шість модулів, які виконано у вигляді печатних плат.

На передньому модулі першої (ліворуч) друкованої плати розташовані резистори установки початкового і кінцевого значень вимірюваного параметра. На другому модулі – кнопки «завдання параметра» і «контроль справності». На третьому – перемикач швидкостей переміщення діаграмної стрічки і кнопка керування стрічкопротягувальним механізмом. На четвертому – чотири світлодіода для сигналізації вимірюваного параметра: «мало», «дуже мало», «багато» й «дуже багато».

Рисунок 2.2 – Зовнішній вигляд приладу РП160.

13

Розташування колодок на задній стінці приладуі схема його підключення для виміру опору датчика показано на рис. 2.3.

На п'ятому модулі – резистори установки меж сигналізації вимірюваного параметра. На шостому – світлодіод «Мережа» і тумблер «Мережа».

Рисунок 2.3 – Схема електричних підключень приладу РП160: 1 – сигнал сигналізації «дуже мало»; 2 – сигнал «мало»; 3 – сигнал «багато»; 4 – сигнал «дуже багато»; З – дистанційне керування швидкостями переміщення діаграмної стрічки 20, 40, 60, 120, 240, 600, 1200 мм/ч; Д – те ж, для швидкості 2400 мм/ч; Rtc – термометр опору.

Термоперетворювач опору підключений до приладу по 4–х провідній схемі. Таке з'єднання не вимагає підготовки лінії зв'язку.

У тому випадку, якщо місце розташування приладу перебуває в приміщенні, що містить корозійно–активні елементи (сірчистий газ, хлориди), до штуцера в корпусі приладу підключається повітря з надлишковим тиском 0,02·105 Па. Повітря, яке подається, не повинно містити мастил.

Схеми підключення інших первинних перетворювачів до роз’єму ХТ11 наведені на рис. 2.4.

14

Рисунок 2.4 – Підключення датчиків до приладу РП160: а – схема для виміру термоЕРС; б – схема для виміру напруги постійного струму; с – схема для виміру постійного струму.

При підключенні термоелектричних перетворювачів типу ТХК, ТХА, ТПП використовується котушка з мідного дроту R4. Вона призначена для компенсації термо-ЕРС вільних кінців термоперетворювача.

При підключенні первинних перетворювачів з уніфікованими струмовими вихідними сигналами 0–5, 0–20, 4–20 мА використовується резистор R11, що призначений для перетворення вхідного сигналу у сигнал напруги.

При підключенні до приладу датчиків з уніфікованим вихідним сигналом напруги 0–10 В використовуються резистори R9 і R10, які утворюють дільник сигналу.

2.5. Конструктивний розрахунок реохорда приладу РП160

Реохорд даного приладу являє собою прямолінійну шину, на яку намотана обмотка з манганінового дроту або зі сплаву Плв–20. Діаметр шини приладів РП160 всіх модифікацій становить від 5 до 7 мм, а довжина реохорда 160 мм. Опір реохорда 950 Ом.

Приклад розрахунку.

Виконати конструктивний розрахунок реохорда вторинного приладу РП160, що має довжину 160 мм. Матеріал нитки реохорда – манганіновий дріт з товщиною ізоляції 0,005 мм. Опір реохорда становить 950 Ом, припустиме

15

відхилення розрахункового значення опору реохорда не повинно перевищувати 0,5 %.

По таблиці 2.1 вибирають орієнтовний діаметр манганінового дроту і його питомий опір.

Таблиця 2.1. Залежність питомого опору манганінового дроту від його діаметра.

Приймаємо діаметр манганінового дроту 0,12 мм, питомий опір якого становить 42,6 Ом/м або 0,0426 Ом/мм. Тоді необхідна розрахункова довжина намотувального дроту становить:

L = Rrp ,

де Rp – опір реохорда, Ом;

r – питомий опір манганінового проведення, Ом/мм.

L = 0,0426950 = 22300,5 мм,

Число витків реохорда складе:

де l – довжина реохорда, яка дорівнює 160 мм; d – діаметр дроту, мм;

16

hиз – товщина шару ізоляції манганінового дроту, мм.

160

n = 0,12 + 2 0,005 =1230 витків,

Діаметр шини реохорда, на яку намотується провід:

Діаметр реохорда з намотуванням:

Dp = D + 2 (d+2 hиз ) ,

Dp = 5,8 + 2 (0,12+2 0,005) = 6,06 мм

Реальна довжина дроту намотування:

L1 = П D n

L1 = 3,14 5,8 1230 = 22400,76 мм

Різниця розрахункової й реальної довжин дроту намотування:

∆L = L1 - L

∆L = 22400,76 - 22300,5 = 100,26 мм

Збільшення довжини ніхромової нитки на 100,26 мм приведе до збільшення опору реохорда на:

∆Rp = ∆L r ,

∆Rp = 100,26 0,00426 = 4,27 Ом або 0,45 %.

Так, як 0,45 < 0,5 то розрахунок по точності опору реохорда прийнятий. Довжина одного витка дроту реохорда:

lв = П × D

17

lв = 3,14×5,8 =18,21 мм

Перевіримо, чи призведе збільшення реальної довжини реохорда на 100,2 мм до збільшення числа витків реохорда, кількість яких складе:

n = L1 lв

n = 22400,7618,21 =1230 витків

Через те, що число витків залишилося колишнім, і довжина реохорда залишиться колишньою і складе 160 мм, що і визначається конструктивною особливістю приладу, який має прямокутну шкалу.

Питоме число витків намотувального дроту, тобто число витків, що припадають на 1% шкали приладу, визначиться:

n nуд = 100

nуд = 1230100 = 12,3 витка

Якщо відношення розрахункового значення опору реохорда склало більше припустимого або довжина реохорда вийшла за межі 160 мм, то необхідно змінити орієнтовно обраний діаметр манганінового дроту й розрахунок реохорда повторити знову.

2.6 Конструкція, принцип дії і схема підключення приладу Диск–250

Прилади даного типу призначені для виміру сили та напруги постійного струму, а також неелектричних величин, що перетворюються у зазначені сигнали і активний опір.

Прилади розраховані на роботу із вхідними сигналами від термоелектричних перетворювачів і від термоперетворювачів опору. Зовнішній вигляд приладу наведений на сторінці 17 літератури [3] і на сторінці 380

18

літератури [4], а принципова схема наведена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 – Принципова схема приладу Диск–250: Д – датчик; ВхУ – вхідний пристрій; УВС – підсилювач вхідного сигналу; ПУ – попередній підсилювач; Оку – остаточний підсилювач; УР – підсилювач сигналу реохорда; Р – реохорд; РД – реверсивний двигун; УН – підсилювач небалансу; СД – синхронний двигун; ОУ – відліковий пристрій; ВУ1–ВУ4 – вихідний пристрій; ИП – джерело живлення.

В основу роботи приладу покладений принцип електромеханічного стежачого зрівноважування. Вхідний сигнал від датчика попередньо підсилюється і лише після цього відбувається зрівноважування його сигналом компенсуючого елемента (реохорда).

Вхідний сигнал від датчика Д надходить на вхідний пристрій ВхУ, де він нормалізується по нижній межі вимірювання для зручності подальшої його обробки. Крім того, вхідний пристрій містить джерело струму для живлення термоперетворювачів опору або для живлення мідного резистора, призначеного для температурної компенсації зміни термо-е.д.с. холодних спаїв термоелектричних перетворювачів. Це джерело живлення виконане на базі

19

операційного підсилювача (на схемі не показаний).

Потім вхідний сигнал надходить на підсилювач УВС із жорстким негативним зворотним зв'язком, де сигнал нормалізується по верхній межі виміру. Таким чином, з виходу УВС знімається сигнал, нормалізований по нижній і верхній межах вимірів.

Підсилювач вхідного сигналу УВС функціонально можна розділити на попередній підсилювач ПУ та кінцевий підсилювач ОкУ, виконаних на інтегральних мікросхемах.

Сигнал з реохорда Р, посилений підсилювачем УР до рівня від +0,5 до +8,5 В, порівнюється на вході підсилювача небалансу УН із сигналом УВС.

При зміні значення вимірюваного параметра на вході підсилювача УН з'являється сигнал небалансу, що підсилюється цим підсилювачем та керує роботою реверсивного двигуна РД, що, у свою чергу, переміщує двигун реохорда Р доти, доки сигнал з підсилювача УР не стане рівний (по абсолютному значенню) сигналу з підсилювача УВС. Таким чином, кожному значенню вимірюваного параметра відповідає певне положення движка реохорда і пов'язаного з ним покажчика відлікового пристрою приладу ОУ. Діаграмний папір пристрою переміщається синхронним двигуном СД.

Опір обмотки реохорда для всіх градуйовочних характеристик і діапазонів вимірів однаковий і становить від 900 до 1000 Ом.

Сигнал з підсилювача УВС надходить на входи підсилювачів вихідних пристроїв ВУ1–ВУ4.

ВУ1 – пристрій перетворення вхідного сигналу у вихідний електричний уніфікований сигнал 0–5 або 4–20 мА;

ВУ2 – трипозиційний регулюючий пристрій; ВУ3 – пристрій сигналізації про вихід вимірюваного параметра за нижню

припустиму межу; ВУ4 – пристрій сигналізації про вихід вимірюваного параметра за верхню

припустиму межу.

Живлення всіх функціональних вузлів приладу здійснюється від джерела

20

стабілізованої напруги ИП.

Схему підключення приладу Диск–250 можна знайти на сторінці 17 літератури [3] або на сторінці 380 літератури [4].

Методика й приклад розрахунку конструктивних елементів реохорда для приладів з дисковою діаграмою наведена на сторінці 125 літератури [5].

2.7. Запитання для самоконтролю

1.Класифікація засобів вимірювання температури.

2.Температурні шкали.

3.Принцип дії термоперетворювача опору, конструкція та матеріали.

4.Мостові вимірювальні схеми, особливості застосування.

5.Промислові прилади для роботи з термоопорами.

6.Методика розрахунку компенсаційної схеми промислових приладів.

3.ВИМІРЮВАННЯ РІВНЯ

3.1.Конструкція, принцип дії та схема підключення ємнісного

рівнеміра

Для виміру рівня рідини й сипучих матеріалів широке поширення одержали ємнісні рівнеміри завдяки їхній високій чутливості, малим габаритам і масі, простою технологією виготовлення.

Принцип дії ємнісного рівнеміра заснований на зміні ємності конденсатора зі зміною рівня вимірюваного середовища. Зовнішній вигляд такого рівнеміра наведений на рис. 3.1, а його принципова схема – на рис. 3.2.

Чутливий елемент ємнісного перетворювача виготовляють у вигляді двох паралельних пластин або у вигляді коаксіально розміщених циліндрів. Останній, складається із циліндричного електрода 1, жорстко з'єднаного через ізоляційне кільце 2 з порожнім металевим циліндром 3. Електрод має ізоляційне покриття. Для з’єднання перетворювача з ємністю, у якій

21

виміряється рівень, нижнє й верхнє ізоляційні кільця мають отвори.

Рисунок 3.1 – Зовнішній вигляд ємнісного рівнеміра: 1 – електронний блок; 2 – показуючий прилад по місцю; 3 – ємнісній датчик; 4 – радіочастотний кабель.

Для збільшення чутливості перетворювач включений у мостову вимірювальну схему змінного струму з використанням високочутливого підсилювача У1. Для забезпечення необхідної потужності вихідного сигналу, живлення вимірювальної схеми здійснюється від генератора високої частоти ГВЧ.

Схема підключення ємнісного рівнеміра наведена на рис. 3.3.