Vítejte!
HŘÍŠNÍCI NOVÝ UŽIVATEL

nepřihlášený uživatel


Právě si tyto stránky čte 1 člověk.
Poslední změna:
29.09.2007
Návštěvník číslo:
23687
ICQ:61783389
Copyright © 2003
Hell

Elektrické měření

Elaboráty


Měření snímačů teploty

Zadání

1)      Na předložených vzorcích odporového snímače teploty Pt100, na termoelektrickém snímači Fe-Co a na snímači GTH změřte statickou a převodní charakteristiku

a)      R = f(u)    

b)      Ux = f(u)

2)      Sestrojte tabulky a graf

3)      Ze sestrojených charakteristik vypočítejte koeficient ar pro Pt100 a kux pro Fe-Co.

              

4)      Naměřte dynamické vlastnosti všech předložených snímačů

5)      Navrhněte zdroj unifikovaného signálu k napěťovému snímači Fe-Co, který bude mít při bodu varu na výstupu 6V


Teoretický úvod

Systémy pro měření neelektrických veličin

         Systémy pro měření nejrůznějších  fyzických veličin (a to včetně měřících částí regulačních systémů) mají na svém vstupu senzory, jež převádějí měřenou fyzikální veličinu (např. teplotu, tlak, rychlost otáček, polohu apod.) na veličinu elektrickou. Charakter této el. veličiny nebo její velikost většinou neumožňuje ani přímou indukci velikosti měřené veličiny, ani přímý analogově-číslicový převod nutný pro další – v měřících a regulačních systémech obvyklé – číslicové zpracování. Proto je nutné signál z výstupu senzoru nejprve upravit (předzpracovat) ve vhodném převodníku – viz. Obr. 10.1

            U některých typů moderních senzorů je jak potřebný analogový převodník pro předzpracování signálu, tak i analogově-číslicový převodník (někdy včetně číslicových obvodů pro korekci nelinearit a s rozhraním pro jeho přímé připojení k distribuovanému sytému)integrován do senzoru. Pak hovoříme o tzv. inteligentních senzorech.

            Senzory můžeme rozdělit buď podle druhu měřené fyzikální veličiny (senzory pro měření teploty, tlaku, vlhkosti, atd.), nebo podle principu na kterém pracují. V této kapitole budou zmíněny pouze základní principy a typy senzorů a převodníků pro měření těch fyzikálních veličin, se kterými se lze běžně setkat jak ve většině průmyslových provozů, tak v energetice.Bude se jednat o měření :

-         teploty (odporové senzory, termoelektrické senzory)

-         polohy a výšky hladiny (odporové senzory, kapacitní senzory, indukčnostní senzory, optoelektrické senzory)

-         mechanického namáhání a tlaku (odporové senzory, kapacitní senzory, piezoelektrické senzory)

-         rychlosti (indukční senzory, optoelektrické senzory)

Podrobnější znalosti týkající se problematiky měření těchto neelektrických veličin a metody umožňující měření řady dalších veličin lze nalézt např. ve [10.2]

      Vzhledem k tomu, že tato monografie je věnovaná zejména elektrickým měřením, jsou i senzory popisované v této kapitole uspořádány podle principu, tedy vstupní elektrické veličiny v případě senzorů generujících aktivní elektrickou veličinu nebo podle elektrického parametru, který se mění s měřenou fyzikální veličinou, v případě pasivního senzoru.


Odporové senzory

Odporové senzory pro měření polohy :

            Odporové senzory pro měření polohy patří mezi nejjednodušší typy senzorů. Jedná se o potenciometr s homogenní odporovou dráhou, kde odpor mezi jezdcem a příslušným koncem odporové dráhy je přímo úměrný vzdálenosti v případě lineárního snímače, případně úhlu natočení v případě rotačního snímače. V případě nejjednoduššího zapojení podle obr. 10.2a je

potenciometrický snímač polohy napájen ze zdroje konstantního napětí U a výstupní napětí Uv, které je úměrné poloze jezdce, je přímo měřeno V-metrem. Pokud platí, že RV >> Rp pak platí vztah

Pokud není výše uvedená podmínka splněna, pak je nutné vzít v úvahu náhradní schéma obvodu.

Termoelektrické články

                         

            Teploměry s termoelektrickými články jsou založeny na tzv. Seebeckově jevu. V uzavřeném obvodu složeného ze dvou vodičů z různých kovů bude protékat elektrický proud, pokud spoje těchto vodičů budou na různých teplotách J1 a J2. Jestliže tento obvod kdekoliv rozpojíme (obr. 10.28), bude napětí U mezi takto vzniklými svorkami přibližně přímo úměrné rozdílu teploty J1 - J2 , tedy

kde a12 je termoelektrický koeficient příslušné dvojice kovů. Pro běžná měření teploty obvykle tento vztah postačuje, pro přesné vyjádření závislosti termoelektrického napětí na teplotě je třeba použít polynom 2. – 3. řádu.

           

Na obr. 10.29 je uveden nejjednodušší obvod pro měření teploty. Z výše uvedeného vyplývá, že napětí měřené mezi svorkami A a B odpovídá rozdílu teploty J1 - J2, kde Js je teplota těchto svorek, většinou odpovídá teplotě okolí. Pokud chceme z měřeného napětí U určit měřenou teplotu J1, musíme získat teplotu Js tzv. studeného konce termoel. článku nebo chybu, která by tím mohla vznikat, nějakým způsobem kompenzovat.

            V praxi se běžně používají oba způsoby. Analogová kompenzace napětí odpovídajícího teplotě studeného konce termočlánku spočívá v přímém odečtení tohoto napětí od napětí termočlánku. Na obr. 10.30 je schéma zapojení tzv. kompenzační krabice, které se v nejrůznějších obměnách stále používá. Jako senzor teploty okolí Js se zde využívá rezistor RCu navinutý z měděného drátu, který při změně teploty rozvažuje Wheatstoneův můstek. Tento je vyvážen pro teplotu 20 °C a při změně teploty na napětí UD na diagonále můstku odečítá od napětí termoel. článku UJ tak, že napětí na výstupu UV je přímo úměrné teplotě termoel. článku (odchylce o 20°C) bez ohledu na teplotu okolí. Na obdobném principu pracují i analogové kompenzační obvody, kde senzorem teploty okol¨í je PN přechod.

            Zejména v číslicových měřících systémech, kde obvykle měříme teploty termoel. články na více místech, se používá tzv. izotermální svorkovnice (obr. 10.31). V tomto případě je na jeden ze vstupních kanálů připojen senzor teploty, pracující na jiném principu (obvykle odporový senzor či PN přechod), který měří teplotu izotermální svorkovnice Js teploty měřené jednotlivými termoel. články se pak vypočtou dle vztahu

            Jednotlivé typy teromel. Článků určených pro měření teploty se standardně označují velkými písmeny. Některé typy těchto termočlánků a jejich doporučené teplotní rozsahy jsou uvedeny v tabulce 10.1.


Postup měření

            Do varné nádoby s připravenou (vychlazenou) vodou jsme umístili 3 předem dané snímače teploty. Snímače musí být upevněny na držáku, dotýkaly by se snímače topného tělesa, nebo dna nádoby a tím by mohlo být měření značně ovlivněno.

            Připravený vařič jsme zapojili do elektrické sítě a po určitých časových intervalech jsme odečítali teplotu a výstupní napětí senzorů. Po dosažení bodu varu jsme ohřívač vypnuli a začali jsme odečítat hodnoty teploty a chladnoucí vody, vše jsme zaznamenávali do tabulek.

Schéma zapojení


Naměřené a vypočítané hodnoty

u [oC]

18

28

33

37,5

43

47,5

53

58

63

68

73

78

83

88

93

98

100

FeCo Ux[mV]

-490

100

280

505

800

980

1360

1625

1842

2140

2370

2700

3060

3280

3500

3712

3884

Pt100 R[W]

107,8

110

111,2

112,3

113,9

115,5

117

119,5

121,4

122,9

124,4

125,7

127,4

129,4

130,9

132,8

136


Pt100

u = 100oC

 

t[s]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

R[W]

107,8

110

112,8

116,3

119,8

122,5

125,1

127,2

129

130,6

132

133

134

134,7

135,4

135,9

136,4

136,8

137,1


1. FeCo

u = 100oC

               

t[s]

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

Ux[mV]

-0,64

2,45

3,45

3,783

1,851

3,885

3,887

3,893

3,897

3,899


2. FeCo

u = 100oC

                 

t[s]

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

Ux[mV]

1,25

3,127

3,693

3,833

3,863

3,873

3,88

3,886

3,887

3,888

3,889


Průměr FeCo

u = 100oC

                   

t[s]

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

Ux[mV]

-0,64

1,85

3,2885

3,738

2,842

3,874

3,88

3,8865

3,8915

3,893

3,888

3,889


Závěr

            Při měření jsme dospěli k poznatku, že měření pomocí snímače teploty FeCo(napěťového) je mnohem rychlejší, čili rychleji reaguje na změnu teploty. Oproti tomu snímač Pt100(odporového) reaguje pomaleji. Z toho plyne, že užití je v pomalu se měnících podmínkách. Jeho konstrukce je masivní a proto vydrží i vyšší tlaky. Z naměřených hodnot je patrné, že oba snímače nemají stejnou závislost výstupní veličiny na teplotě.

Přihlášení

Jméno

Heslo

Podporované projekty (vřele doporučuji)

Bezdrátová síť v Plzni 
PilsFree

Moje oblíbené WWW stránky (vřele doporučuji)

Zpravodajství ze světa nejrychlejších vozů naší planety:
Formule 1

Zpravodajství ze světa videa, TV karet, kodeků a tak podobně:
TV Freak

Zpravodajství ze světa počítačů a všeho kolem:
Živě

Zpravodajství ze světa počítačů:
PcTuning

Zpravodajství ze světa mobilů:
MobilMania

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru.
BonusWeb

Češtiny do her a programů:
Češtiny

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru:
Doupě

Vyhledávací server:
Google

zpět na předchozí stránku
Copyright © 2003 Hell
doporučené rozlišení 1024x768