Температурні вимірювання в промисловості. Дія термометрів опору. Температурний коефіцієнт електричного опору напівпровідника. Метали, які використовують для виготовлення термометрів опору. Максимально допустимі відхилення від градуйованих таблиць.
Температура належить до найважливіших технологічних параметрів, від точності вимірювання яких залежить ефективність багатьох технологічних процесів. Інтенсивність перебігу хімічних реакцій, умови сушіння й формування виробів, розплавлення й зварювання матеріалів та інше визначає температура. Слово „температура” походить від латинського temperatura - нормальний стан. У молекулярно-кінетичній теорії температура - це величина, що визначається середньою кінетичною енергією частинок, з яких складається система. Вимірюють температуру термометрами на основі залежності яких-небудь властивостей тіла (обєму, електричного опору і т.п.) від температури.Дія термометрів опору основана на властивості речовини змінювати свій електричний опір при зміні температури. При вимірюванні температури термометр опору занурюють в середовище, температуру якого потрібно визначити. Знаючи залежність опору термометра від температури можна за зміною опору термометра робити висновок про температуру середовища, в якому він знаходиться. Раніше рахували, що найбільш придатним матеріалом для виготовлення термометрів опору є тільки чисті метали, але останні дослідження показали, що деякі напівпровідники теж можуть бути застосовані в якості матеріала для виготовлення термометрів опору. Для того, щоб запобігти від можливих механічних ушкоджень та дії середовища, температура якого вимірюється термометром, чутливий елемент його вміщують в спеціальну захисну гільзу.До позитивних якостей міді, як матеріала, що використовується для виготовлення чутливих елементів технічних термометрів опору типу ТОМ, треба віднести низьку вартість, простоту одержання такого дроту в різній ізоляції, можливість отримання провідникової міді високої чистоти. Залежність електричного опору міді від температури в широкому інтервалі температур підкоряється рівнянню: , (3) де Rt i R0 - опори даного зразка міді (ЧЕ мідного термометру) відповідно при температурі t і 0 0С; Температурний коефіцієнт опору визначають із значень опору чутливого елементу мідного термометру, виміряних відповідно для точки танення льоду і температури кипіння води. Мідний дріт використаний для виготовлення чутливих елементів мідних термометрів ТОМ, має температурний коефіцієнт опору a = 4,26?10-3 0С-1 . До числа недоліків слід віднести малий питомий опір (r = 1,7?10-8 Ом?м) та інтенсивну окисленість при невеликих температурах.Термопари використовуються в пристроях для вимірювання температури, системах управління та контролю, Їх робота основана на термо-електричному ефекті, який виникає в колі термопари. Термопара складається з двох послідовно зєднаних (спаяних) між собою різнорідних провідників (електродів) або напівпровідників. Для вимірювання термо-ЕРС, яку має термопара, в її коло вмикають вимірювальний прилад, наприклад, мілівольтметр, компенсатор тощо (рисунок 3).Цифровий вимірювальний прилад автоматично виробляє дискретні сигнали вимірювальної інформації, показання якого представлені в цифровій формі, тобто перетворює безперервну в часі і по розміру вимірювану величину в цифровий код. В даній курсовій роботі для подальшого перетворення вимірювальної інформації (температури) використаємо схему цифрового вимірювача параметрів електричних кіл (рисунок 4), в яку в якості первинного вимірювального перетворювача включимо мідний термометр опору. У такому цифровому приладі на коло, складене із зразкового конденсатора С0 і з Rx , опір якого змінюється в залежності від температури навколишнього середовища, подається напруга Uo від опорного джерела напруги ОДН. При цьому тригер сигналом “Пуск” встановлюється в нульовий стан на прямому виході, а на інверсному виході при цьому встановиться “1”, яка відкриє схему збігу SW, і на лічильник СТ почнуть поступати імпульси опорної частоти fo від генератора G. Uc = U0 (1 - e-1) @ 0,632 Uo (8) і на виході пристрою порівняння ПП формується сигнал “Стоп”, який встановлює тригер Т в одиничний стан на прямому виході та в нульовий стан на інверсному, що приводить до закриття схеми збігу SW (рисунок 5).Даний цифровий термометр представляє собою схему цифрового вимірювача параметрів електричних кіл у вимірювальне коло якого включено мідний термометр опору. Для отримання рівняння перетворення цифрового термометра в рівняння (9) замість Rx підставимо Rt з (4) З урахуванням рівняння (10) похибка квантування термометра буде мати вигляд ? = 1/Nt = , (12) Для дальніших розрахунків використаємо мідний термометр опору, який має R0 = 50 Ом, a = 4,26?10-3 0С-1 . З рівняння похибки квантування (12) визначимо частоту імпульсів опорної частоти генератора G. f0 = , (13) f0 =В курсовій роботі розроблено цифровий термометр, який дозволяє вимірювати температуру в діапазоні від 0 до 200 ОС. В якості вимірювального перетворювача вибрано мідний термометр опору типу ТОМ-0979.
План
Зміст графічної частини : функціональна схема цифрового термометра
Зміст пояснювальної записки: вступ, аналітичний огляд первинних перетворювачів температури, розробка структурної схеми, розробка функціональної схеми цифрового термометра, висновки, література, додаток.
Завдання видав ____________ ____________ підпис дата
Завдання отримав ____________ ____________ підпис дата
ЗМІСТ
ВСТУП
1 ОГЛЯД ТЕОРІЇ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ТЕМПЕРАТУРИ
1.1 Термометри опору
1.2 Метали, які використовують для виготовлення термометрів опору
1.3 Мідні термометри опору
1.4 Кварцеві і термотранзисторні термометри
1.5 Термопари
2 РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ АЦП
ВИСНОВКИ
3 РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ТЕРМОМЕТРА
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА7
Додаток А Цифровий термометр. Схема електрична функціональна
Вывод
В курсовій роботі розроблено цифровий термометр, який дозволяє вимірювати температуру в діапазоні від 0 до 200 ОС.
В якості вимірювального перетворювача вибрано мідний термометр опору типу ТОМ-0979.
В якості АЦП використано схему цифрового вимірювача параметрів електричних кіл. Описано його роботу і виведено рівняння перетворення та похибки квантування.
Визначені залежності для нижньої та верхньої межі вимірювання.
Визначена опорна частота імпульсного генератора.
Розраховано розрядність двійкового лічильника.
Список литературы
1 Поджаренко В.О. та ін. Метрологія та вимірювальна техніка. Для самостійної роботи студентів та виконання курсових робіт. Вінниця: ВДТУ, 2000 - 65с.
2. Поджаренко В.О., Кухарчук В.В. Вимірювання і компютерно- вимірювальна техніка. -Київ : НМК ВО, 1991.
3. Основы метрологии и электричесике измерения: Учебник для вузов / Б.Я.Авдеев, Е.М.Антонюк, Е.М.Душин и др.; Под ред. Е.М.Душина.-Л.: Энерго-атомиздат, 1987. - 480 с.
4. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин. Под ред. Е.С.Полищука.-К.:Вища шк. Головное изд-во, 1984.-359 с.
5. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) / П.П.Орнатский.- К.: Вища шк., 1986.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
