курсовая работа. Курсовая работа По дисциплине Электроника

• Название: Курсовая работа По дисциплине Электроника
• Анкор: курсовая работа
• Дата: 19.11.2022
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_rabota.docx
• Тип: Курсовая; #799653
• страница: 3 из 7

Схема электрическая принципиальная

Источником входного сигнала для RI-преобразователя служат ТС Государственной системы промышленных приборов (ГСП), температурные характеристики которых приведены в ГОСТ 6651-94. ТС характеризуется следующими параметрами.

1)Типом ТС, определяемым материалом чувствительного элемента (ЧЭ).

Наиболее распространёнными типами ТС являются:

- платиновый (ТСП) — с ЧЭ из платины;

- медный (ТСМ) — с ЧЭ из меди;

- никелевый (ТСН) — с ЧЭ из никеля.

Наибольшее распространение получили платиновые и медные ТС.

2) Номинальным значением сопротивления ТС при 0 °С, Ом.

3) Номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ).

Пример обозначения НСХ: Pt100,

где Pt – условное обозначение материала ЧЭ;

100 – номинальное сопротивление ТС при 0 °С.

4) Классом допуска — допускаемым отклонением от номинального сопротивления ТС при 0 °С в %.

5) Номинальным значением отношения сопротивления ТС при температуре 100 °С к сопротивлению при 0 °С (W₁₀₀₎.

6) Диапазоном измеряемых температур, °С.

Платиновые ТС имеют нелинейную характеристику зависимости сопротивления от температуры (см. таблицу Б.1 приложения Б). Поэтому при расчѐте входной цепи RI-преобразователя для платиновых ТС рекомендуется воспользоваться следующей интерполяционной формулой:

(1)

где — ΔT = T – T₁;

— T – текущее значение контролируемой температуры;

— T₁ – значение контролируемой температуры в начале измеряемого диапазона;

— ΔR = R – R₁;

— R - сопротивление ТС при температуре T; — R₁ - сопротивление ТС при температуре T₁; — A и B - коэффициенты интерполяции.

Коэффициенты A и B для требуемого диапазона измерения температуры можно найти с помощью метода наименьших квадратов по табличным значениям, приведённым в приложении ГОСТ 6651-94. В курсовой работе этим коэффициентам для ТС Pt100 можно задать следующие значения:

A = 2,5574;

B = 0,00104.

Подставив значения коэффициентов A и B в формулу (1), получим

ΔT = (2,5574 + 0,00у104 • ΔR) • ΔR. (2)
Нормирующий преобразователь в общем случае состоит из блока искрозащиты, формирователя опорного напряжения, схемы сигнализации и последовательно соединённых входной цепи, масштабирующего усилителя и суммирующего усилителя.

Формирователь опорного напряжения предназначен для получения высокостабильного напряжения, используемого для стабилизации параметров входной цепи и для задания уставок по минимуму и максимуму в цепях сигнализации и блокировок. Формирователь опорного напряжения может быть построен на операционных усилителях с применением прецизионных стабилитронов или на микросхемах типа REF02 фирм Analog Devices, Maxim и других.

На рисунке 2 приведена одна из возможных схемных реализаций формирователя опорного напряжения. Источник опорных напряжений выполнен на микросхеме DA3, транзисторах VT1, VT2, стабилитронах VD3, VD8, VD9 и резисторах R2, R7...R12, R18, R21.

На транзисторах VT1, VT2, стабилитронах VD3, VD9 и резисторах R2, R7, R9, R12 выполнены два разнополярных источника тока, задающих ток порядка 8 мА в прецизионный термостабильный стабилитрон VD8. Источники имеют повышенную термостабильность за счет компенсации температурного дрейфа стабилитронов VD3, VD9 температурным дрейфом напряжения база-эмиттер транзисторов VT1, VT2. Напряжение U₀ на выходе микросхемы DA3.1 определяется формулой



где Uc = 6,4 В, напряжение стабилизации стабилитрона VD8.

Резистором R8 напряжение U₀ устанавливается равным (3,528 ± 0,005) В. Отрицательное опорное напряжение (минус 3,528 ± 0,005) В формируется на выходе инвертора, выполненного на микросхеме DA3.2 и резисторах R18, R21.



Рисунок 2 - Формирователь опорного напряжения
Схема сигнализации предназначена для выработки дискретных сигналов при выходе контролируемой температуры за установленные пределы. Основными элементами схемы сигнализации являются компараторы, на входах которых напряжение, пропорциональное контролируемой температуре, сравнивается с напряжениями уставок.

Схема сигнализации приведена на рисунке 3.



Рисунок 3 – Схема сигнализации
Схема сигнализации функционально разбита на два канала:

— канал «MIN», формирующий на своём выходе сигнал заданного уровня при понижении измеряемой температуры ниже установленного значения;

— канал «MAX», формирующий на своём выходе сигнал заданного уровня при повышении измеряемой температуры выше установленного значения.

Оба канала выполнены по идентичным схемам.

Канал «MIN» выполнен на компараторе DA6.1 резисторах R29, R30, R32, R34, R36, R38, защитном диоде VD10 и оптопаре V1. Резисторы R29, R34 образуют цепь положительной обратной связи, задающей гистерезис около 1% от измеряемой величины. Резистор R36 ограничивает ток в светодиоде оптопары V1. На неинвертирующий вход компаратора DA6.1 подаётся с масштабирующего усилителя DA5 напряжение, пропорциональное измеряемой температуре. На инвертирующий вход компаратора подаётся пороговое напряжение, которое регулируется потенциометром R32 «MIN» в пределах от 0 до минус 2,1 В.

Канал «MAX» выполнен на компараторе DA6.2 резисторах R30, R31, R33, R35, R37, R39, защитном диоде VD11 и оптопаре V2. Резисторы R31, R35 образуют цепь положительной обратной связи, задающей гистерезис около 1% от измеряемой величины. Резистор R37 ограничивает ток в светодиоде оптопары V2. На неинвертирующий вход компаратора DA6.2 подаётся с масштабирующего усилителя DA5 напряжение, пропорциональное измеряемой температуре. На инвертирующий вход компаратора подаётся пороговое напряжение, которое регулируется потенциометром R33 «MAX» в пределах от 0 до минус 2,1 В.

Для удобства задания уставок шлицы потенциометров R32 «MIN» и R33 «MAX» выводятся на лицевую панель RI-преобразователя.

В качестве примера проведём анализ работы входной цепи для RI-преобразователя, работающего с платиновым ТС. Схема входной цепи нормирующего преобразователя приведена на рисунке 4.

Входная цепь состоит из ТС, текущее значение сопротивления R которого зависит от измеряемой температуры, источника постоянного тока DA1, входного усилителя, собранного на микросхеме DA2, резисторах R3, R6, R13 R14 и конденсаторе C2, и компенсирующего усилителя, собранного на микросхеме DA4.1 и резисторах R15, R17, R20.

Источник постоянного тока DA1 предназначен для формирования стабильного тока I, протекающего через R. Этот ток задаётся напряжением U3 и напряжением отрицательной обратной связи, снимаемым с опорного резистора R1. Величина сопротивления R1 выбирается равной значению сопротивления ТС в начале измеряемого диапазона.

Входной усилитель предназначен для формирования на своём выходе напряжения U2, пропорционального изменению сопротивления R. Усилитель DA2 является дифференциальным, и он формирует на своём выходе разность падений напряжения на R и опорном резисторе R1. Таким образом, на выходе входного усилителя формируется напряжение, пропорциональное изменению контролируемой температуры.