Измерение температуры.

Измерение общетехнических параметров

Выходные устройства (ВУ)

Выходные устройства (ВУ) предназначены для передачи выходного управляющего сигнала на исполнительные механизмы либо передачи данных на регистрирующее устройство.

В микропроцессорных приборах используются выходное устройство ключевого типа и выходное устройство аналогового типа.

К выходным устройствам ключевого типа относятся:

- электромагнитное реле;

- транзисторная оптопара;

- симисторная оптопара.

Выходное устройство аналогового типа – это, как правило, цифроаналоговый преобразователь, который формирует токовую петлю 4…20мА на активной нагрузке 0…1000Ом. Выходное устройство аналогового типа имеет гальваническую развязку от схемы прибора.

К общетехническим параметрам относятся температура, давление (разряжение, перепад давлений), уровень, расход, электрические (сила тока, напряжения, мощность).

Температура – физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию хаотического движения молекул вещества. Температуру измеряют с помощью термометров. Средства измерения (СИ) температуры делятся на контактные и безконтактные. Контактные термометры подразделяют на термометры расширения, электрические и специальные. Термометры расширения делятся на жидкостные, биметаллические, дилатометрические и манометрические. Манометрические преобразователи температуры формируют на выходе унифицированный сигнал (пневмоавтоматики), позволяет дистанционно измерять температуру без использования дополнительной энергии на расстоянии до 60 м. Они просты по конструктивному исполнению, надежны в эксплуатации, с равномерной шкалой, взрывобезопасны и нечувствительны.

К электрически термометрам относят термометры сопротивления (терморезисторы) и термоэлектрические (термопары). К специальным относят различные индикаторы температуры.

Измерительные преобразователи на основе терморезисторных и термоэлектрических принципов просты по конструкции и имеют высокую надежность. Однако их выходной сигнал невелик по величине и без дополнительного усиления не может быть передан на большое расстояние до нескольких десятков метров.

Термопреобразователи сопротивления (ТПС) предназначены для измерения малых и средних величин температур (до 600 °С – платиновый и до 200 °С – медный ЧЭ) и работают в комплекте с логометрами и мостовыми схемами (автоматическими мостами и цифровыми приборами).

Номинальные статические характеристики (НСХ) ТПС рассчитываются по уравнению:

R_t = W_t – R₀, где:

R_t – сопротивления ТПС при данной температуре t;

R₀- сопротивление ТПС при 0⁰С;

W_t - отношение сопротивлений при температуре t и 0⁰С.

Значения W_t выбирают из таблиц согласно ГОСТ 6651-84. Данным ГОСТом предусматриваются следующие типы номинальных статистических характеристик (НСХ):

- для ТСМ: 10М; 50М; 100М, для ТСП: 50П; 100П.

Cu100, Cu500, Pt100, Pt500 – обозначения НСХ чувствительных элементов западногерманской фирмы Censicon, используемые в ТПС некоторых отечественных производителей.

Цифры указывают значение R₀, а буквы – материал ТПС.

В настоящее время еще пользуются номинальными статистическими характерами, имеющими обозначения 21, 22 для ТСП, и 23, 24 для ТСМ по ГОСТ 6651-59.

ТПС выпускаются с классами допуска (точности) А, В, С. Класс точности является обобщенной характеристикой, которая определяется чистотой платины, меди или никеля и качеством изготовления ТПС, указывается в справочниках и номенклатурных каталогах в виде зависимости погрешности от температуры.

Класс допуска	ТСП	ТСМ
А	+ (0,15 + 0,002 ^.t)
В	+ (0,3 + 0,005^. t)	+ (0,25 + 0,0035 ^.t)
С	+ (0,6 + 0,008 ^. t) при t от –100 до 300⁰С	+ (0,5 + 0,0065 ^. t)

Термоэлектрический термометр представляет собой измерительное устройство, состоящее из термоэлектрического преобразователя температуры, электроизмерительного прибора и проводов, соединяющих их между собой в единое целое.

Для измерения термо ЭДС термопар в термоэлектрических термометрах используются измерительные приборы, предназначенные для измерения небольших значений напряжения постоянного тока (от 0 до 100 мВ). Наиболее часто в качестве измерительных приборов используют милливольтметры, потенциометры и цифровые измерительные приборы.

При подключении термопар к электроизмерительным приборам необходимо учитывать, что термо ЭДС, развиваемая термопарой, зависит от температуры холодных спаев, поэтому для правильной оценки температуры по шкале измерительного прибора нужно определить температуру холодных слоев или привязать ее к известной постоянной температуре. На практике это осуществляется несколькими способами.

1. Свободные концы термопары переносят с помощью термоэлектродных проводов и соединяют с измерительным прибором. Термоэлектродные провода изготавливают из материалов, сходных по свойствам с материалами электродов термопар. В этом случае термоэлектродные провода обладают той же термоэлектрической характеристикой, что и термоэлектроды. Термоэлектрические провода фактически удлиняют термоэлектроды термопар и их подсоединяют к зажимам измерительного прибора. Поскольку температура в близи измерительного прибора может меняться, в состав таких приборов включают специальные микросхемы, содержащие устройства компенсации температуры холодного слоя. (рис. 3.1)

2. При большом удалении измерительного прибора от термопары для экономии достаточно дорогих термоэлектродных проводов соединительные линии прокладывают термоэлектродными проводами до места термостатирования холодных слоев, и от холодных слоев к измерительному прибору – медными. Однако, метод термостатирования, например, погружением холодных слоев в ледяную ванну, устарел, и теперь применяется другой метод компенсации температуры холодного слоя, который заключается в ведении в измерительную цепь источника напряжения с ЭДС, равной по величине и противоположной по знаку термо ЭДС, вызванной изменением температуры холодных слоев (рис. 3.2).

рис. 3.1

рис. 2.9

Тип входного сигнала термопары: напряжение термопары (мВ), напряжение питания (В), ток (мА). Диапазоны входного сигнала: ±15 мВ, ±50 мВ; ±100 мВ; ±500 мВ; ± 1 В; ±2,5В; ±20 мА. Для измерения температуры пищевых продуктов можно применять первичные измерительные преобразователи типа ТХК-0395, ТХК-9206; ТХК-9419, диапазон измерения которых -40 …+200 °С. Для измерения температуры газообразных и жидких сред применяются ТЭПТ (термоэлектрические преобразователи температуры) типа ТХА-0192; ТХА-1192; ТХА-0292; ТХА-0192С, ТХА-0193; ТХА-1393; ТХА-1293. Диапазон измерения -40…+800 °С.

Интеллектуальный датчик температуры предназначен для преобразования температуры от первичного измерительного преобразователя на основе медного или платинового преобразователя в цифровой код.

Бесконтактные СИ основаны на использовании электромагнитных и ультразвуковых явлений – эти термометры называются пирометры. Пирометры позволяют контролировать температуру потоков продукции и не искажают температурное поле.

return false">ссылка скрыта

Аналоговые преобразователи температуры для совместимости со средствами микропроцессорной техники требуют наличия на выходе АЦП. Это можно осуществить посредством моделей ввода аналоговых сигналов серий АДАМ, тогда на выходе можно получить сигнал, пропорциональный величине температуры, в цифровой форме.