Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Измерительные цепи терморезисторов
Измерительные цепи терморезисторов строят обычно или на основе уравновешенных мостов, или используя преобразование сопротивления в напряжение. На рис. 2-53, а показана упрощенная схема измерительной цепи самопишущего термометра типа КС. Металлический терморезистор R Θ включается здесь в мост, образованный резисторами R 1, R 2, R 3 и реохордом R р. Мост питается от источника переменного напряжения 6,3 В через добавочный резистор R д. Выходное напряжение моста подается на усилитель неравновесия УН, управляющий работой двигателя Д, связанного с движком реохорда и пером самописца. Вращаясь, двигатель перемещает движок реохорда до тех пор, пока мост не придет в состояние равновесия. Перемещение движка пропорционально изменению сопротивления R Θ, и шкала прибора градуируется по температуре. Как видно из рис. 2-53, a, терморезистор в данном случае присоединен к мостовой цепи с помощью трехпроводной линии связи. Благодаря этому уменьшается погрешность, вызываемая изменением сопротивления проводов линии. Действительно, сопротивления проводов r 1 и r 3 включены в соседние плечи моста (последовательно с R Θ и R 3), а сопротивление провода r 2 включено последовательно с источником питания. Таким образом, r 2 вообще не влияет на состояние равновесия, а влияния сопротивлений r 1 и r 3 в значительной степени компенсируют друг друга. Если обозначить буквой h относительное перемещение движка реохорда от нижнего по схеме зажима, то условие равновесия моста в схеме рис. 2-53, а запишется следующим образом: . Из этого равенства найдем:
Последнее соотношение позволяет количественно оценить влияние нестабильности сопротивлений r 1 и r 3 на показания прибора h. Широкое распространение цифровых вольтметров привело к тому, что в настоящее время получили применение измерительные цепи, основанные на преобразовании сопротивления в напряжение. На рис. 2-53, б показана схема преобразователя сопротивления в напряжение, содержащая неравновесный мост, в одно из плеч которого включен по трехпроводной схеме терморезистор R Θ. Благодаря использованию в цепи операционного усилителя ОУ достигается линейная зависимость выходного напряжения U вых от сопротивления R Θ. Напряжение на выходе ОУ, которое является напряжением питания моста, равно U = U 0 (R 1 + R Θ + r 1 + r 3)/ R 1.
Выходное напряжениемоста определяется формулой: . Если R 1 = R 2 = R 3 = R и R Θ= R +D R, то U вых= U 0(D R + r 1 - r 3)/(2 R). Как видно из последнего выражения, сопротивления проводов r 1 и r 3 компенсируют друг друга и при r 1 = r 3 выходное напряжение U вых = 0,5 U 0D R / R. Напряжение питания U 0 ограничивается значением допустимого тока через терморезистор, ток через терморезистор определяется формулой: I = U 0/ R 1. Радикальным методом борьбы с влиянием проводов соединительной линии является использование четырехпроводного включения терморезистора. Через терморезистор протекает ток I 0, задаваемый стабилизатором тока или специальным источником с большим внутренним сопротивлением. Таким образом, сопротивления проводов r 1 и r 4, а также изменение сопротивления R Θ не влияют на ток I 0. Если для измерения напряжения U вых использовать вольтметр с высоким входным сопротивлением, то сопротивления проводов r 2 и r 3 также не повлияют на результат измерения. Так обеспечивается практически полное исключение погрешностей, вызванных нестабильностью сопротивлений проводов соединительной линии, а напряжение U вых, определяется простым соотношением U вых= I 0 R Θ. Источник тока в цепи четырехпроводной соединительной линии построен на основе операционного усилителя ОУ1 и резисторов с сопротивлениями R 1– R 4. Как известно, если в такой цепи установить R 4/ R 3 = R 2/ R 1, то ток I 0, поступающий в терморезиcтop R Θ (при условии, что R т = ¥), будет определяться соотношением: I = U 0/ R 3. Операционный усилитель ОУ2 обеспечивает поддержание нулевого потенциала на нижнем зажиме терморезистора R Θ вне зависимости от сопротивления проводов r 3 и r 4. Благодаря этому напряжение между проводом r 2 и землей оказывается пропорциональным R Θ и отпадает необходимость в использовании дифференциального усилителя. Построенный на основе операционного усилителя ОУ3 неинвертирующий усилитель обеспечивает выходное напряжение, равное: (г) Если требуется, чтобы при начальном значении сопротивления терморезистора R Θ = R 0 обеспечивалось равенство выходного напряжения U вых нулю, то отношение R 6/ R 5 следует выбирать в соответствии с равенством R 6/ R 5 = R 0/(R 3 – R 0). Тогда U вых = U 0(R Θ – R 0)/(R 3 – R 0).
Вводя в измерительную цепь резистор R 7, можно скорректировать в некоторых пределах нелинейность преобразования температуры в сопротивление R Θ (если таковая нелинейность имеется). При введении R 7 нужно скорректировать значения сопротивлений R 1 – R 4 так, чтобы выполнялось равенство: R 4(R 3 + R 7)/(R 3 R 7) = R 2/ R 1. При этом ток I 0 оказывается равным I 0 = U 0/ R 3 + U вых/ R 7.
Подставляя в выражение (г) найденные значения I 0 и R 6/ R 5, получим соотношение
из которого определим как Подобным путем при правильном выборе элементов цепи удается скорректировать погрешность линейности платинового термометра сопротивления и уменьшить эту погрешность в диапазоне измерения 0–400°С до значения 0,1–0,2°С. Без линеаризации погрешность линейности составляет около 8°С. Полупроводниковые терморезисторы имеют весьма нелинейную зависимость сопротивления от температуры. Для полупроводниковых терморезисторов разработаны специальные линеаризующие цепи. Часто одновременно с линеаризацией проводят также унификацию характеристик полупроводниковых терморезисторов, т.е. строят двухполюсники с одинаковыми характеристиками при использовании в них терморезисторов с несколько различающимися параметрами. При этом измерительная цепь, естественно, усложняется. Сопротивление полученного двухполюсника определяется формулой R' Θ= R 3+(R Θ+ R 1) R 2/(R Θ+ R 1+ R 2). Путем подбора сопротивлений резисторов R 1, R 2 и R 3 можно совместить реальную характеристику с желаемой в трех точках. При этом средняя точка, соответствующая перегибу зависимости сопротивления R' Θ от температуры, будет при температуре Т п, если выполнено условие R1+R2= . Для линеаризации при работе с полупроводниковыми терморезисторами можно использовать также нелинейную зависимость напряжения от одного из сопротивлений в резистивном делителе или неравновесном мосте.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-22; просмотров: 246; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.195.81 (0.008 с.) |