2.2 Выбор реле

В качестве реле выбираем бесконтактный тиристорный усилитель (оптосимисторное реле ТО 12,5-40-8). Бесконтактный тиристорный усилитель наиболее широко распространенное устройство, обеспечивающее бездуговое включение и отключение электрических цепей.

При подаче тока управления на управляющие электроды тиристоров они откры­ваются и подключают нагреватели к сети. Через нагрузку течет ток, определяемый её сопротивлением. При снятии тока управления с тиристоров они закрываются.

Передаточная функция для оптосимисторного реле имеет вид апериодического звена:

Коэффициент усиления к₂ выбираем из условия согласования тока нагрузки, с током управления:

Постоянная времени элемента T =10^-6 c , тогда окончательно передаточная функция элемента имеет вид:

2.3 Выбор нагревателя

Передаточная функция для трубчатых электронагревателей имеет вид апериодического звена:

Коэффициент усиления к₃ рассчитаем по техническим характеристикам из условия согласования выходного сигнала электронагревателей 300 °С с током нагрузки:

Постоянная времени Т элемента по паспортным данным:

Тогда окончательно передаточная функция элемента имеет вид:

2.4 Выбор датчика температуры

Выбираем термоэлектрический термометр типа ТХК с хромель-

копелевыми термоэлектродами для диапазона температур от 0 до +250°С.

На вход термоэлектрического термометра от объекта контроля (трубчатых электронагревателей) поступает сигнал температуры t. С выхода снимается сигнал термо-ЭДС. Принцип действия термоэлектрического термометра основан на эффектах Томсона и Зеебека. Эффект Томсона заключается в том, что если проводник нагрет по своей длине неравномерно, то на его нагретом конце повышается концентрация свободных электронов, которые диффундируют к холодному концу. При этом горячий конец заряжается положительно, а холодный отрицательно. Поскольку плотность свободных электронов в металле зависит также и от температуры спая металлов А и В , то в месте соприкосновения этих проводников при любых температурах возникает термо-ЭДС, значение и знак которой зависят от природы металлов А и В и температуры t места их соприкосновения (эффект Зеебека). Термоэлектрический термометр представляет собой инерционное звено.

Передаточная функция звена имеет вид:

Коэффициент передачи к выбираем из условия согласования выходного сигнала датчика - ЭДС термопары 22,9мВ с температурой внутри жарочного шкафа 300°С:

Постоянная времени термоэлектрического термометра Т=0,2 с, тогда окончательно передаточная функция элемента имеет вид:

2.5 Выбор нормирующего усилителя:

Для обеспечения управления нагревательным элементом (мощный сигнал) с помощью МП (маломощный сигнал управления) необходимо усилить маломощ-

ный сигнал управления с МП до необходимого уровня.

Применяя усилитель или усилительный каскад можно добиться соответствия указанных параметров. Выбор усилителя из их большого числа основан, прежде всего, на соответствие выбранным критериям, таким как простота конструкции, вид входного и выходного сигнала, тип питания, требуемая мощность, уменьшенные массогабаритные размеры усилителя, линейность характеристик, работа в условиях перечисленных в ТЗ с наперёд заданными характеристиками параметров усиливаемого сигнала, гибкость в наладке и настройке.

Для выбранной МП напряжение выхода с одного из аналоговых выходов составляет диапазон от 0 В до 5 В, при токе 20 мА. Для работы нагревательного элемента необходим диапазон напряжения от 0 В до 220 В.

Требуется усилитель с коэффициентом усиления:

Исходя из требуемой мощности, выбираем в качестве универсальный нормирующий преобразователь НПТ1.

Преимущества НПТ1: высокая устойчивость к внешним воздействиям, в первую очередь климатическим и механическим; мягкая передача нагрузок в сеть, отсутствие искажений формы тока и излучения помех в питающую сеть; неограниченные возможности регулирования.

Основные функции нормирующего преобразователя НПТ1:

• Преобразование сигналов термодатчиков в унифицированный сигнал 0(4)...20мА;

• Универсальный вход;

• Поддержка большинства известных типов термодатчиков;

• Высокая точность преобразования;

• Высокая разрешающая способность;

• Настройка по интерфейсу USB 2.0;

• Климатическое исполнение «-40...+85 С»;

• Высокая надежность. Соответствие ГОСТ Р 51522-99 по ЭМС, класс А. Паспортные данные НПТ1:

Номинальное значение напряжения питания (постоянного тока)	24 В
Диапазон допустимых напряжений питания (постоянного тока)	12 – 36 В
Потребляемый ток, не более: – для рабочего режима – для режима конфигурирования (питание осуществляется от USB-Host)	35 мА 50 мА
Номинальный диапазон выходного тока преобразователя	0 – 20 мА, 4 – 20 мА
Функция преобразования входных сигналов	монотонно возрастающая или убывающая
Нелинейность преобразования, не хуже	±0,1%
Разрядность аналого-цифрового преобразователя	15 бит
Разрядность ЦАП не менее	11 бит
Сопротивление каждого соединительного провода, соединяющего преобразователь с датчиками, не более	100 Ом
Допустимое отклонение сопротивлений проводов при трехпроводной схеме подключения ТС, не более	0,01% от R0
Номинальное значение сопротивления нагрузки (при напряжении питания 24 В)	250 Ом ±5 %
Максимальное допустимое сопротивление нагрузки (при напряжении питания 36 В) *	1200 Ом
Пульсации выходного сигнала	0,6%
Время установления рабочего режима (предварительный прогрев), не более	15 мин
Время установления выходного сигнала после скачкообразного изменения входного, не более	1 с
Время непрерывной работы	круглосуточно
Габаритные размеры	98 . 82 . 22 мм
Масса, не более	500 г

Передаточная функция усилителя запишется в виде: