Реостатный измерительный преобразователь

В зависимости от области применения АЦП их основные характеристики (точность, разрешающая способность, быстродействие) могут существенно отличаться. При использовании АЦП в

Реостатный измерительный преобразователь

Контрольная работа

Компьютеры, программирование

Другие контрольные работы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: "Автоматизация производственных процессов"

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине "ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2011г.

Содержание

 

. Конструкция реостатного измерительного преобразователя и принцип его работы

. Схемы включения реостатного преобразователя в измерительную цепь и положительное действие этих схем

. Структурная схема преобразования аналогового сигнала с измерительного преобразователя в цифровую форму

. Принцип работы параллельного АЦП, преобразующего выходной сигнал с преобразователя в цифровую форму

Список используемой литературы

 

1.Конструкция реостатного измерительного преобразователя и принцип его работы

 

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ (РЕОСТАТНЫЕ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Такие измерительные преобразователи широко используются в различных измерительных системах и системах автоматики и служат для преобразования линейных или угловых перемещений (входной сигнал) в электрическое напряжение (выходной сигнал). Потенциометрические измерительные преобразователи представляют собой проволоку, намотанную виток к витку на каркас и подвижный ползунок (рис. 1).

 

Рис. 1. Реостатный измерительный преобразователь

 

Полное сопротивление реостатного измерительного преобразователя:

 

, (1)

 

где R0 - сопротивление одного витка преобразователя; - удельное сопротивление материала проволоки; - длина одного витка; - площадь поперечного сечения витка; w - количество витков.

Подставляя в (1)

 

; ; ,

,

 

где: t - шаг одного витка, d - диаметр проволоки, D - диаметр каркаса.

Потенциометрические измерительные преобразователи имеют дискретность преобразования за счет минимально возможного изменения сопротивления на длину одного витка (рис. 2), определяемую шагом t. Следовательно, такие преобразователи имеют межвитковую погрешность.

 

.

 

Кроме того, погрешности преобразователя возможны от неоднородности по длине, непостоянства диаметра каркаса, влияния температуры. Чем выше удельное сопротивление ρ проволоки, тем выше чувствительность преобразователя. Поэтому в качестве материала проволоки в потенциометрическом измерительном преобразователе используется нихром, манганин, константан, вольфрам, платина и сплавы на основе серебра и никеля. В качестве каркаса используется керамика, фарфор и другие термостойкие изоляторы.

 

Рис. 2. Передаточные характеристики потенциометрического измерительного преобразователя: 1 - идеальная, 2 - реальная

Рис. 3. Схема последовательного включения реостатного измерительного преобразователя

 

Рис. 4. Функция преобразования потенциометрического преобразователя при его последовательном включении с нагрузкой

 

.Схемы включения реостатного преобразователя в измерительную цепь и положительное действие этих схем

 

При последовательном включении потенциометрического измерительного преобразователя в цепь они изменяют силу тока в цепи по формуле

 

.

,

 

где - функция преобразования.

Функция преобразования графически представлена на рис. 4, ее вид нелинейный и зависит от соотношения и .

При ,, а при (2)

Выходное сопротивление падает по гиперболической зависимости, поэтому последовательное включение потенциометрического измерительного преобразователя с нагрузкой применяется редко из-за высокой нелинейности. Более распространенной является схема включения потенциометрического измерительного преобразователя и нагрузки по схеме представленной на рис. 5.

 

Рис. 5. Схема включения потенциометрического преобразователя (а) и его эквивалентная схема (б).

 

Рассматривая включение резисторов Rx и Rн, как параллельное, определим ток:

 

,

 

тогда напряжение на выходе преобразователя составит:

 

где - функция преобразования.

На рис. 6. а представлена зависимость напряжения на нагрузке, подключенной к потенциометрическому измерительному преобразователю по схеме, представленной на рис. 5. а. При холостом ходе (Rн → ∞) зависимость линейная, с уменьшением нагрузки зависимость становится всё более нелинейной.

 

Рис. 6. Функция преобразования потенциометрического преобразователя (а), и его относительная погрешность (б)

 

На рис. 6. б показано изменение относительной погрешности преобразователя в зависимости от величины нагрузки и перемещения ползунка. Относительная погрешность определяется следующим образом:

 

; ; ,

 

тогда .

Чувствительность схемы определяется изменением электрического параметра на преобразователе от минимально возможного изменения входного сигнала.

Рис. 7. К определению чувствительности потенциометрического измерительного преобразователя

 

Ток, текущий в цепи:

 

, ,

,

.

 

Чувствительность по напряжению:

 

.

 

При условии >> получим

 

. (3)

Рис. 8. Зависимость мощности потребляемой преобразователем от положения ползуна (X~Rx)

Чувствительность по току:

 

.

 

Мощность, потребляемая преобразователем:

 

.

 

При этом допустимое напряжение питания:

 

,

 

где - максимальное сопротивление преобразователя.

 

.Структурная схема преобразования аналогового сигнала с измерительного преобразователя в цифровую форму

 

Измери́тельный преобразова́тель - техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором. ИП или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы и др.), или применяется вместе с каким-либо средством измерений.

Классификация

По характеру преобразования:

Аналоговый измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину (аналоговый измерительный сигнал) в другую аналоговую величину (измерительный сигнал);

Аналого-цифровой измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

Цифро-аналоговый измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, предназначенный для преобразования числового кода в аналоговую величину.

По месту в измерительной цепи:

Первичный измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. Первичный измерительный преобразователь является первым преобразователем в измерительной цепи измерительного прибора;

Датчик - конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь;

Детектор - датчик в области измерений ионизирующих излучений;

Промежуточный измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.

По другим признакам:

Передающий измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации;

Масштабный измерительный преобразователь - измерительный преобразователь, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз.

По принципу действия ИП делятся на генераторные и параметрические.

Измерительные преобразователи предназначены для преобразования сигналов, поступающих от термопреобразователей сопротивления, термоэлектрических преобразователей, омических устройств и милливольтовых устройств постоянного тока в унифицированный электрический выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА (линейный по температуре или входному сигналу).

Измерительный преобразователь применяется для линейного преобразования среднеквадратичного значения тока в унифицированный аналоговый выходной сигнал постоянного тока. Информацию дает среднее значение выходного сигнала. Измерительный преобразователь отличается от других видов преобразователей способностью выполнять преобразования с установленной точностью. Измерительный преобразователь, выходной сигнал которого предназначен для наблюдения за объектом, является измерительным прибором высокой точности.

Работа измерительного преобразователя протекает в условиях, когда помимо основного сигнала Х, связанного с измеряемой величиной, на него воздействуют множество других сигналов Zi, рассматриваемых в данном случае как помехи

 

Рис. Структурная схема измерительного преобразователя (а) и его функция преобразования (б)

 

Важнейшей характеристикой

Похожие работы

1 2 >