3.6.1 Информационные каскады

В данном курсовом проекте в качестве датчика температуры задано термосопротивление ТСМ100М со следующими параметрами:

Таблица 3.4 Основные технические данные термометров сопротивления

Датчики температуры игольчатые ТСМ50М предназначены для измерения температуры внутри продукта, а также могут использоваться в качестве датчиков для измерения температуры и влажности в термокамере психрометрическим методом.

Датчики температуры игольчатые применяются в основном в отечественном технологическом оборудовании обеспечивающем варку, обжарку, копчение и прочие технологические процессы приготовления продуктов, в которых требуется контроль температуры и влажности греющей среды и продукта.

Могут использоваться предприятиями мясоперерабатывающей, птицеперерабатывающей, рыбной промышленности, предприятиях общественного питания.

Датчики могут быть использованы для контроля температуры в сердцевине мясных и рыбных продуктов, температуры птицы и т.д

Наиболее распространенной схемой, используемой для измерения сопротивления ТС и, следовательно, температуры, является мостовая схема (рис. 3.7).

Рисунок 3.7 - Мостовая измерительная схема

Мостовая схема представляет собой два делителя напряжения на резисторах, у которых потенциалы в точках a и b соответственно равны:

Выходное напряжение мостовой схемы

(5.6.2)

Предположим, что R1 = R3 = R4 = R и R2 =R +ДR. Тогда напряжение на выходе мостовой схемы

 (5.6.3)

График зависимости напряжения мостовой схемы Uм от измерения сопротивления R/R приведен на рис.5.6.2, где H - погрешность нелинейности.

Рисунок 3.8 - Зависимость Uм = f (ДR/R)

Существуют две основные схемы включения термометров сопротивления в мостовые измерительные цепи: двухпроводные и трехпроводные.

Двухпроводная схема приведена на рис. 3.9.

Рисунок 3.9 - Схема включения датчика

Резистор - это сам датчик, - соответственно задатчик, позволяет установить температуру стабилизации и его можно оцифровать не в омах, а в . При достижении стабилизации мост будет уравновешен и . Для расчета резисторов воспользуемся известным соотношением для уравновешенного моста, при этом резистор рассчитывается так, чтобы обеспечивалась работа системы во всем диапазоне работы датчика.

При мост уравновешен, когда движок будет находится в крайнем левом положении, т.е. будет справедливо равенство:

(5.6.4)

Когда температура стабилизации максимальная, то равновесие моста будет при движке вправо и тогда:

(5.6.5)

Для расчета резисторов необходимо задаться значениями двух любых резисторов кроме . Резистор известен:

R₂ = 50 Oм при ,

R₂ = 55,35 Oм при .

Из уравнений (5.6.4) и (5.6.5) составив систему уравнений и решив ее, получим:

(5.6.6),(5.6.7)

При решении систем уравнений (5.6.6),(5.6.7) необходимо учитывать две проблемы:

- желательно, чтобы мост состоял из низкоомных резисторов (выходное сопротивление моста будет меньше, что повысит точность системы и будет проще его постройка;

- ток через датчик должен быть такой, чтобы не было эффекта саморазогрева датчика от источника Е₁. Следует знать этот ток или допустимую мощность рассеивания и в рассчитанной схеме должно выполняться следующее неравенство:

(обычно ).

Определим ток саморазогрева тиристора :

= (5.6.8)

По условию расчета .

Рассчитаем сопротивление :

(5.6.9)

Сопротивление должно быть больше рассчитанного, поэтому выбираем ближайшее стандартное значение , .

Принимаем сопротивление .

Решим систему уравнений (4.6.6),(4.6.7) относительно :

 (5.6.10)

Примем стандартное значение R₁ = 50 Ом.

Сопротивление R1 намотаем на резистор МЛТ-2-50 константановым проводом сечением S=0,01ммІ, длина провода рассчитывается по формуле, в которой удельное сопротивление константана с=0,48 Ом·м:

Найдем значение из формулы (4.6.6.):

(5.6.11)

Примем R₅ = 10 Ом.

Уточним баланс моста для , т.е. определим , приняв Е1 = 5В.

(5.6.12)

(5.6.13)

(5.6.14)

При правильном выборе и расчете резисторов должно быть порядка У нас получилось значение меньше. Значит, мост уравновешен.

Рассчитаем (отличное от ) при уходе температуры на 1% от заданного диапазона.

Диапазон ?t = (25) - (0) =25?C, 1% составит 0,25 ?С.

Значит, рассчитаем при t = 25+0,25?C.

.

Затем эту величину подставим в (4.6.13):

(5.6.15)

Тогда (5.6.16)

Это и будет напряжение на выходе задатчика, которое отрабатывать САУ (будет определять ее чувствительность или точность).