2.6 Выбор датчика концентрации

В качестве датчика концентрации выберем концентратомер КСО-У2 предназначенный для измерения концентрации продуктов[2].

Датчик концентрации

Рисунок 3 – Классификация датчика концентрации

Технические характеристики:

Диапазон измеряемых концентраций 0…100

Погрешность измерения ± 5%

Время измерения более 30сек

Потребляемая мощность 50Вт

Датчик концентрации представляет собой апериодическое звено 1–го порядка.

(23)

(24)

Коэффициент определим по статической характеристике, приведенной на рисунке 4:

Рисунок 4 - Статическая характеристика обратной связи

Согласно паспортным данным постоянная времени T=0.033мин

Расчет передаточной функции датчика концентрации:

(25)

(26)

Передаточная функция датчика имеет вид:

(27)

3 Расчет характеристик датчика обратной связи

Датчик обратной связи (датчик концентрации), имеет чувствительный элемент – фотоэлемент

Основной характеристикой фотоэлемента является зависимость выходного тока I_ф от величины светового потока  при неизменных внешних условиях, т. е. при постоянной длине световой волны  = const и постоянном напряжении U = const:

(28)

Если свет, падающий на фотоэлемент, является монохроматическим (имеет одну длину волны =0,75 мкм ), то характеристикой фотоэлемента является спектральная чувствительность:

(29)

где (техническая характеристика датчика).

Тогда из предыдущей формулы можно определить величину светового потока, т.е.:

(30) Спектральная чувствительность — это чувствительность приемника к излучению с различной длиной волны; она определяется природой вещества, из которого сделан в приборе светочувствительный слой.

Спектральную чувствительность, при данной длине волны λ=0,75 мкм, можно определить по графику, приведенному на рисунке 5, причем был взят селеновый фотоэлемент. Т.е.

Рисунок 5 - Кривые спектральной чувствительности фотоэлементов:
1- селеновый; 2 - сернисто-висмутовый; 3 - сернисто-свинцовый; 4-селенисто-свинцовый; 5—термоэлемент

(31)

Но когда световой поток имеет разные длины воли, то интегральная чувствительность определяется:

(32)

Рассчитаем величину светового потока в данном случае, при длине волны =0,75 , где S=400 мкА/лм, получим:

. (33)

Удельная чувствительность фотоэлемента – отношение фототока к произведению величины падающего на фотоэлемент светового потока на приложенное к нему напряжение, мкА / (лм · В), которая определяется формулой:

К₀ = I_ф / (U), (34)

где – падающий световой поток;

U = 220 В – напряжение, приложенное к фотоэлементу.

(35)