Лабораторная работа_1_Синтез блока усилителя сигнала с термопары. Лабораторная работа Синтез блока усилителя сигнала с термопары
 Скачать 146.96 Kb.
|
|
Лабораторная работа 1. Синтез блока усилителя сигнала с термопары Цель работы: изучить принципы измерения температуры с помощью термопары, основные закономерности усиления сигнала с помощью операционного уcилителя. Ход работы: 1 Изучить теоретическую часть работы. Термопара широко используется в различных устройствах измерения температуры и системах сбора данных. Термопара является наиболее популярным типом датчика температуры, поскольку он надежный, универсальный, обладает низкой инертностью, относительно недорогой и позволяет измерять температуру в широком диапазоне. Использование различных термопар, позволяет измерять температуру в очень широком диапазоне: от -250C и до 2500C. Правда из-за своей конструктивной особенности, термопара не может обеспечить повышенную точность измеренной температуры. Погрешность измерения, как правило, находится в пределах 0,5…2С. Принцип действия термопары основан на эффекте, который обнаружил в 1821 году немецкий - эстонский физик Томас Иоганн Зеебек. Он заметил, что при соединении двух проводников из разнородных металлов в них возникает напряжение (термоЭДС), величина которого зависит от степени нагрева места соединения (рисунок 1). Позднее это явление стали называть термоэлектрическим эффектом или эффект Зеебека.  Рисунок 1 – Принцип действия термопары Фактическое напряжение, генерируемое термопарой зависит от температуры нагрева и от типа используемых металлов. Напряжение это не велико и, как правило, составляет от 1 до 70 мкВ на 1 градус Цельсия. При подключении термопары к измерительному прибору получается еще один термоэлектрический переход. Таким образом, фактически получается два перехода находящихся в разных температурных режимах, поэтому входной сигнал на измерителе будет пропорционален разности температур между этими двумя переходами. Для того, чтобы измерить абсолютную температуру, применяют метод известный как «компенсация холодного спая». Его суть заключается в том, что второй переход (который вне зоны измеряемой температуры) помещают при постоянной (образцовой) температуре. Ранее для этого использовали стандартный метод – помещая данный переход в ледяную воду. На сегодняшний день применяют дополнительный датчик температуры расположенный в непосредственной близости от второго перехода, и по показаниям дополнительного температурного датчика измерительный прибор вносит коррекцию в результат измерения. Это значительно упрощает общую схему измерения, поскольку термопару и измерительный элемент, с элементом температурной компенсацией, можно объединить в единое целое. Термопары различаются между собой в основном по типу используемых металлов. Основные стандарты представленные в таблице 1. Таблица 1 – Основные типы термопар  Измерения сигнала с термопары микроконтроллером без дополнительного усиления не возможно из-за малого значения напряжения. Поэтому в промышленности используют специальные блоки усилители (нормирующие преобразователи). 2 Произвести построение схемы в среде ISIS программного пакета Proteus (рисунок 2). В качестве термопары предлагается выбрать тип K. Сопротивление R4 = 2M+0.15*(номер варианта согласно списку группы).  Рисунок 2 – Принципиальная схема усиления сигнала термопары универсальным ОУ LM358N 3 Проведите замеры и заполните таблицу в MS Excell (таблица 2) оставив пустым правый столбец таблицы. Таблица 2 – Пример оформления данных исследования
4 Постройте график для зависимости выходного напряжения от температуры. Визуально оцените его нелинейность. 5 Синтезируйте функцию прямой линии вида y = kx+b. И постройте её график на фоне предыдущего. Оцените максимальное отклонение от истинного значения. Заполните правый столбец таблицы. 6 Выполните преобразование синтезированной схемы для измерения температуры с максимальным разрешением в заданном вариантом диапазоне. 7 Оформите работe в MS Word (две страницы - один лист с двухсторонней печатью) и занесите туда скриншот первой собранной схемы, таблицу с исследованиями и графики. 8 Сделайте выводы по работе. |