Електрична схема вторинного приладу автоматичного психрометра

Психрометричний метод покладений в основу побудови ряду автоматичних приладів для вимірювання вологості повітря та газів.

Класичний спрощений варіант, що використовує в якості вторинного приладу автоматичний міст, приведений на рис. 2.

Вимірювальна схема приладу (рис. 2) складається з двох мостів / і //, для яких плечі R й R ₂ загальні. У плече одного моста включається "сухий" термометр R _с, а в плече другого - "вологий" R . Живляться мости від загального джерела живлення U _ж. У вимірювальній діагоналі «аb» мосту / виникає різниця потенціалів U , що пропорційна температурі "сухого" термометра R ,

а в діагоналі «ас» мосту // - U_ас, що пропорційна температурі "вологого" R .

Через те, що температура "сухого" термометра завжди більша за температуру "вологого", то й сигнал U _аЬ > U_ас. Їх різниця и=U_аЬ-U_ас подається на вхід електронного підсилювача ЕП, підсилюється та керує рухом реверсивного двигуна РД. РД переміщує повзун реохорда R _р до тих пір, доки не настане рівновага системи. Шкала вимірювального приладу градуюється у відсотках відносної вологості.

 

Рис.2. Схема електрична автоматичного мостового психрометра

 

 

Структурна схема та основні технічні характеристики

Вимірювача-регулятора «ОВЕН МПР51 Щ4»

Прилад МПР51 Щ4 (рис. 3) відноситься до сучасних вторинних мікропроцесорних приладів вимірювання, що використовуються для обробки сигналів сухого та зволоженого термоперетворювачів опору, з метою розрахунку вологості. Прилад виконує наступні функції:

- вимірює температуру в камері по трьом каналам (каналу сухого термометра, вологого та температуру продукту; - вираховує два параметри (психрометричну різницю та вологість в камері; - виконує ПІД-регулювання по двом каналам, для підтримування двох із перерахованих п’яти параметрів в заданих межах; - має в своєму складі 4 реле для 2-х та 3-х позиційного регулювання системами охолодження та нагрівання; - виконує регулювання по заданій користувачем програмі; - забезпечує режими сигналізації про аварію або закінчення виконання програми.

Додатково прилад виконує функції регуляторів температури та вологості, які програмуються за часом виконання програми. Прилад широко використовується, наприклад, для керування температурою та вологістю при термічній обробці м’ясних продуктів в термокамерах, керування процесом сушки в спеціальних шафах (виготовлення сухого молока), керування режимами роботи по температурі та вологості в шафах, де виготовляються варені ковбаси, тощо. Термометри опору з’єднуються з приладом за 3-х проводовою схемою.

Рис. 3 Структурна схема вимірювача-регулятора «ОВЕН МПР51 Щ4»

Граничне значення основної приведеної похибки вимірювання по температурі в діапазоні (-50….+200) С - 0,5%, а по вологості в межах (1…99%) – 5% (при температурах сухого датчика в межах +10 С …+95 С ) та 4% (при температурі сухого датчика в межах +50 С ….+95 С ).

Перелік приладів і обладнання та їх технічна характеристика

У комплект установки входять:

1. Первинний вимірювальний перетворювач воло­ги повітря (газу) типу ДВП-03 з діапазоном вимірювання відносної вологості пароповітряної суміші в межах 20...100 % при температурі 15...40 °С.

2. Вторинний прилад МПР51-Щ4.

3. Аспіраційний лабораторний психрометр Ассмана з рідинно-скляними термометрами.

Опис установки

Установка для вимірювання вологості повітря в приміщенні (див. рис.1) складається з датчика автоматичного психрометра типу ДВП-03, електродвигуна з вентилятором 11, вторинного приладу типу МПР51-Щ4 («Регулятор температури та вологості, що програмується в часі» і контрольного лабораторного аспіраційного психрометра Ассмана 14.

Об'єктом дослідження є повітря приміщення лабораторії, вимірюваним параметром - вологість повітря. Досліджується також похибка розрахунку відносної вологості приладом МПР51-Щ4 за відомою психрометричною різницею (прилад реалізує розрахунки за залежністю (4).

Повітря вентилятором 11 по­дається в камеру датчика вологості через спеціальні гнізда, в яких вста­новлені "сухий" та "вологий" термометри опору. Залежно від вологості повітря у приміщенні різниця температур між "сухим" та "вологим" тер­мометрами змінюється. Чим більша вологість повітря, тим менша різниця температур, оскільки ступінь випаровування вологи з поверхні "волого­го" термометра при цьому зменшується.

 

Психрометрична таблиця №1

Покази "сухого" термом. т-ра,	Насиченість повітря водяною парою, %, при різниці показань "сухого" і "вологого" термометрів Психрометрична різниця температур
	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	......	6,5	7,0
											ЗО
													ЗО
						68	бб
								"б^

Значення вологості відраховуються за цифровою приладу МПР51-Щ4, проградуйованого у відносній вологості, а температура "сухого" та "вологого" тер­мометрів відраховується по його цифровій шкалі «Параметр». При зніманні показів про значення температури, необхідно використовувати клавішу “«”, натискування на яку приводить до почергового виведення на індикатор «Параметр» значень обох температур. Проте, значення якої температури висвітлено, показують світлодіоди «Т » та «Т ».

Для імітації зменшення вологості повітря у приміщенні застосовується

підігрівач повітря, який вмикається на час, поки на приладі МПР51-Щ4 не

будуть досягнуті покази зміни відносної вологості від 99% до 45%.

Перевірення автоматичного психрометра МПР51-Щ4 здійснюється порівнянням значень відносної вологості, що знімаються із його цифрового індикатора, із значеннями відносної вологості, що отримані за допомогою психрометричної таблиці і які приймаються за дійсне значення при розрахунках похибок.

Для отримання дійсних значень відносної вологості, необхідно одночасно із зніманням показів за шкалою «Вологість» психрометра МПР51-Щ4, знімати покази "сухого" та "вологого" термометрів на його цифровому індикаторі «Параметр». Далі розрахувати психрометричну різницю температур і за психрометричною таблицею (приведена нижче), використовуючи покази "вологого" термометра та отриману психрометричну різницю, методом інтерполяції визначити дійсне значення відносної вологості повітря, що відповідає цій різниці.

Порядок виконання роботи

6.1. Ознайомитись з будовою лабораторного психрометра Ассмана і з поряд­ком визначення відносної вологості за допомогою психрометричних таб­лиць (див. таблицю).

6.2. Підготувати до роботи лабораторний психрометр (зволожити водою гігроскопічний чохол "вологого" термометра).

6.3.Зняти показання за шкалами лабораторного психро­метра Ассмана - "сухого" та "вологого" термометрів і визначити психрометрину різницю температур. Використовуючи психрометричну таблицю, визначити відносну вологість повітря у лабораторії.

6.4. Підготувати до роботи вимірювальний канал (ІВК) автоматичного психрометра в складі первинного вимірювального перетворювача типу ДВП-03 та вторинного приладу МПР51-Щ4, (стежити, щоб скляна посудина первинного вимірювального перетворювача для змочування "вологого" термометра була заповнена водою вище нижнього отвору).

6.5. Увімкнути живлення стенда тумблером "Живлення 220 В" тавторинного приладу МПР51-Щ4. Зняти та записати у табл.2 початкові значення вологості (як правило, 99%) з нижнього цифрового індикатору «Вологість» приладу, які відповідають однаковим значенням температури «сухого» та «зволоженого» ТО перетворювача типу ДВП-03. Використовуючи клавішу “«”, натискування на яку приводить до почергового виведення на індикатор «Параметр» значень температур «сухого» та «зволоженого» ТО, записати їхні значення теж у табл.2 для початкової вологості. Залишити на індикаторі «Парамет р» режим виведення температури «сухого» ТО, який фіксується горінням відповідного світло діоду на шкалі приладу.

6.6. Зняти пряму гілку (▼) характеристики перетворення ІВК психрометра.

6.6.1. Ввімкнути «Підігрівач», що висушує та підігріває повітря на вході первинного вимірювального перетворювача, та «Вентилятор».

6.6.2. Стежити за зменшенням значення вологості по шкалі «Вологість»

приладу МПР51-Щ4 та за одночасним збільшенням психрометричної різниці

температур.

6.6.3. Заносити в таблицю протоколу перевірення значення відносної вологості від максимального її значення 95% до значення 45% через кожних 5% та відповідні їй температури "сухого" і "вологого" термометрів на індикаторі «Параметр» МПР51-Щ4. В момент появи на індикаторі «Вологість» значень вологості, що відповідають оцифрованим значенням приладу по табл..2, зафіксувати температуру, яку показує «сухий» ТО та миттєво використовувати клавішу “«”, натискування на яку приводить до виведення на індикатор «Параметр» значень температури «зволоженого» ТО і яку теж зафіксувати записом у табл.2. При очікуванні наступної точки по ХП психрометра, на індикаторі «Парамет р» залишити режим виведення температури «сухого» ТО, який фіксується горінням відповідного світло діоду на шкалі приладу.

Таблиця 2

Температура навколишнього повітря …..°С

Температура на індикаторі «Параметр» МПР51, °С	Відносна вологість, %	Похибки
Сухого термо- метра ▼ ▲	Волого-го термо- метра ▼ ▲	Психро-метрична різниця ▼ ▲	За псих-рометричною табл. ▼ ▲	За по-казами МПР51	Абсо-лютна ▼ ▲	Від-носна ▼ ▲	Приве- дена ▼ ▲

Прямокутники записів всіх результатів вимірювання і розрахунків в табл. 1 розбити на дві частини, провівши діагональ від правого верхнього кута до нижнього лівого. Результати для прямого ходу по характеристиці перетворення записувати у верхній частині прямокутника, де стоїть мітка «▼»,а для зворотного ходу – у нижній (мітка«▲»).

6.7. Одночасно постійно розраховувати психрометричну різницю і як тільки вона досягне значення, яке дорівнює психрометричній різниці приладу Ассмана, зняти покази в цей момент з індикатору «Вологість» МПР51-Щ4, яка відповідає відносній вологості повітря у лабораторії для прямої гілки ХП.

6.8. Після досягнення відносної вологості 45%, зняти зворотну ▲ гілку ХП ІВК. Для цього вимкнути «Підігрівач» та стежити за зростанням вологості на відповідному цифровому індикаторі приладу. При тих же оцифрованих значеннях по табл.2, виконувати дії по п.6.6.3 і занести в таблицю перевірення зворотну гілку ▲ характеристики перетворення автоматичного психрометра.

6.9. Одночасно постійно розраховувати психрометричну різницю і як тільки вона досягне значення, яке дорівнює психрометричній різниці приладу Ассмана, зняти покази в цей момент з індикатору «Вологість» МПР51-Щ4, яка відповідає відносній вологості повітря у лабораторії для зворотної ХП.

6.10. Результати спостережень про вологість у приміщенні занести окремо в протокол повірки і підра­хувати похибку автоматичного психрометра. За дійсне значення вологості взяти значення, що отримане за психрометричною таблицею по п.6.3.