Отчет Измерительный преобразователь для платиновых термометров сопротивления

• Название: Отчет Измерительный преобразователь для платиновых термометров сопротивления
• Дата: 09.12.2020
• Размер: 268.66 Kb.
• Имя файла: Ivanov_Berezenko_lab1_red.docx
• Тип: Отчет; #158951

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Институт компьютерных наук и технологий

Кафедра «Измерительные информационные технологии»



Отчет

Измерительный преобразователь для платиновых термометров сопротивления

Выполнили

студенты гр.3531201/70201 <подпись> А.А. Иванов

<подпись> И.И. Березенко
Проверил

Преподаватель <подпись> Ю.Н. Дьяченко

«___» __________ 2020 г.
Санкт-Петербург

2020

Вариант №7

1) Предварительные расчеты схемы преобразователя

R1 = 10 кОм

Rtmin = F(-50°C) = 401.5 Ом

Rtmax = F(750°C) = 1803.2 Ом



Отсюда: I₀ = 0.74 мА

Utmin = I₀*Rtmin = 0,29 В

Utmax = I₀*Rtmax = 1,33 В

Rt0 = 500 Ом

Ut0 = I₀*Rt0 = 0.37 В

U0 = 15 В



Отсюда: R5 = 20270 Ом



Отсюда: R2 = 65890 Oм, R3 = 343300 Ом



R8 = R7 = R6 = R5 = 20270 Ом

2) Снятие зависимости Ut = f(Rt)

Исследуемая схема





Оценка выходного сопротивления источника тока осуществляется по формуле:

Ut, В	Rt, Ом	t, °C	I0, A	ΔUt, В	ΔI0, A	Rит, Ом
0.29	401.5	-50	0.000722	1.044	0.000026	39856
0.37	500	0	0.000740
0.512	692.5	100	0.000739
0.65	879.3	200	0.000739
0.785	1060.3	300	0.000740
0.914	1235.5	400	0.000740
1.04	1404.9	500	0.000740
1.174	1568.5	600	0.000748
1.334	1803.2	750	0,000740
Значения Ut сходятся с расчетными

График зависимости Ut = f(Rt):


3) Выполняем настройку схемы

Проводим настройку нуля и чувствительности преобразователя:

Получаем, что оптимальные значения U(Rt0) = -600 нВ и U(Rtmax) = 7,5 В достигаются при

V1 = V2 = 14.983 В

Исследуемая схема



4. Зависимость выходного напряжения преобразователя от сопротивления датчика

аппроксимация t, °C	Uвых, В	Rt, Ом	t, °C	Δt, °C	γt, %
-43.885	-0.57	401.5	-50	-6.115	-0.764
1.15*10^-5	-0.00000013	500	0	-1.15*10^-5	-1.4 мк
90.104	1.108	692.5	100	9.896	1.237
182.767	2.183	879.3	200	17.233	2.154
278.127	3.225	1060.3	300	21.873	2.734
376.587	4.233	1235.5	400	23.413	2.927
478.387	5.208	1404.9	500	21.613	2.702
583.885	6.149	1568.5	600	16.115	2.014
750	7.5	1803.2	750	0	0

Здесь y1 (синий цвет) - аппроксимирующая прямая
Оценка погрешностей преобразователя проводится по этой формуле:



Приведенная погрешность линейности зависимости Uвых = f(t °C) в диапазоне положительных температур:



Δtmax = 23.413°C

Отсюда: γt = 2.86%

5. Расчет резистора R4



Отсюда: = 93900 Ом

6. Установка резистора R4

Исследуемая схема



Проводим настройку нуля и чувствительности преобразователя:

Получаем, что оптимальные значения U(Rt0) = -0.6 мВ и U(Rtmax) = 7.5 В достигаются при

V1 = V2 = 13.138 В

Uвых, В	Rt, Ом	t, °C	аппроксимация t, °C	Δt, °C	γt, %
-0.52	401.5	-50	-48.084	-1.916	-0.24
0	500	0	0	0	0
1.002	692.5	100	99.798	0.202	0.025
2.017	879.3	200	198.303	1.697	0.212
3.029	1060.3	300	297.091	2.909	0.364
4.036	1235.5	400	396.367	3.633	0.454
5.037	1404.9	500	496.241	3.759	0.47
6.029	1568.5	600	597.009	2.991	0.374
7.5	1803.2	750	750	0	0

Приведенная погрешность линейности зависимости Uвых = f(t °C) в диапазоне положительных температур:



Δtmax = 3.759 °C

Отсюда: γt = 0.5%

Из графика и значения погрешности линейности видно, что введение в схему резистора R4 действительно корректирует нелинейность характеристики благодаря появлению цепи положительной ОС.

7. Установка сопротивления R = 100 Ом на линии связи r1÷r4
Исследуемая схема – та же, что и в пункте 3) с добавлением нагрузки на линии r1÷r4

Проводим настройку нуля и чувствительности преобразователя:

Получаем, что оптимальные значения U(Rt0) = -590 нВ и U(Rtmax) = 7.5 В достигаются при

V1 = V2 = 14.982 В

X	r1	r2	r3	r4	Без установки R4	После установки R4
Uвых (401.5 Ом), В	-0.52	-0.52	-0.52	-0.52
Uвых (500 Ом), В	-0.0000015	-0.000000592	-0.000028	-0.000000591
Uвых (1803.2 Ом), В	7.5	7.5	7.5	7.5
tmin,°C	-48.18	-48.18	-48.18	-48.18
t0,°C	0.00015	0.0000592	0.0028	0.0000591
tmax,°C	750.00	750.00	750.00	750.00
Δtmin,°C	1.82	1.82	1.82	1.82
Δt0,°C	0.00015	0.000059	0.0028	0.000059
Δtmax,°C	0.00	0.00	0.00	0.00
γtmin, %	-0.76	-0.76	-0.76	-0.76	-0.764	-0.24
γt0, %	0	0	0	0	0	0
γtmax, %	0	0	0	0	0	0
γлин, %	2.87	2.87	2.87	2.87	2.86	0.5

Как видно из исследования, введение сопротивлений r1÷r4 влияет на результат и на погрешности измерений. Это влияние не превышает значения в 0.01%.

Также видно, что введение в схему резистора R4 уменьшает погрешность линейности благодаря появлению цепи положительной ОС.