Датчики температуры.

В качестве датчиков температуры были выбраны медные термопреобразователи сопротивления.

Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т. п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Принцип работы термопреобразователей сопротивления ТСМ, ТСП, Pt100 основан на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термопреобразователи выполняют в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу.

Термопреобразователи сопротивления характеризуются двумя параметрами:

R0 — сопротивление датчика при 0 °С

W100 — отношение сопротивления датчика при 100 °С к его сопротивлению при 0 °С.

Д

Рис.1.Схема подключения ТС

ля подключения термопреобразователей сопротивления к регуляторам используетсятрехпроводная схема, которая позволяет уменьшить погрешность измерения, возникающую при изменении сопротивления проводов (например, при изменении их температуры). К одному из выводов терморезистора Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt. При этом необходимо соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Подобрана модель ТС 044 – 50М. В3. 35/3, что означает:

Количество чувствительных элементов:1

Рис.2. ТС 044 – 50М. В3. 35/3

Конструктивное исполнение датчика (модель): датчики с кабельным выводом

Номинальная статическая характеристика (НСХ): 50 Ом, медный

Класс допуска: В

Схема внутренних соединений проводников:

3 — трехпроводная (стандарт)

Длина погружаемой части L, мм: 35;

Длина кабельного вывода l , м: 3м.

Рабочий диапазон измеряемых температур: –50...+150 °С

Допустимые отклонения : ±(0,25 °С + 0,0035T)

Условное давление 10 МПа

Величина рабочего тока, не более 5 мА

Показатель тепловой инерции, не более 30 с

Материал защитной арматуры сталь 12Х18Н10Т (мод. 054–194)

Регулятор влажности.

Рис.3. МПР51 Щ4.01

В качестве регулятора влажности был выбран измеритель-регулятор температуры и влажности– МПР51 Щ4.01 – для работы с термопреобразователями сопротивления 50 Ом.

Программируемый измеритель-регулятор типа МПР51-Щ4 предназначен для управления многоступенчатыми температурно-влажностными режимами технологических процессов при производстве мясных и колбасных изделий, в хлебопекарной промышленности, изготовлении

железобетонных конструкций, сушке древесины, в климатических камерах и цементном производстве по заданной пользователем программе.

Прибор МПР51-Щ4 позволяет:

• измерять шесть параметров:

температуру камеры («сухого» термометра) Т_сух; температуру «влажного» термометра Т_влаж; температуру продукта Т_прод, влажность, положения двух задвижек;

• вычислять два дополнительных параметра:

разность температур ∆=Т_сух – Т_прод;

влажность – психрометрическим методом (по показаниям «сухого» и «влажного» термометров);

• регулировать температуру по двум независимым каналам (не только газовой,

но и жидкой, и твердотельной среды);

• задавать программу регулирования с различными уровнями защиты для разных групп специалистов;

• сигнализировать об обрыве или коротком замыкании в линии «прибор – датчик».

• регистрировать контролируемые параметры на ЭВМ.

Измерение температуры:

Температура измеряется с помощью термопреобразователей сопротивления. Это могут быть медные датчики ТСМ 50М (R0 = 50 Ом), ТСМ 100М (R0 = 100 Ом) и платиновые датчики ТСП 50П (R0 = 50 Ом), ТСП 100П (R0 = 100 Ом).

Определение положения задвижки с помощью резистивного датчика:

Сопротивление датчика должно находиться в пределах от 100 до 1000 Ом; при больших значениях сопротивления помехоустойчивость прибора будет снижаться. Положение задвижки отображается на индикаторе «ПАРАМЕТР» в процентах: закрытому состоянию задвижки соответствует показание 0 %, открытому – 100 %.

Регулятор – это устройство, осуществляющее регулирование

определённой величины, т.е. поддержание этой величины равной установке или управление изменением этой величины.

Регулятор может осуществлять любой из указанных ниже законов регулирования, в зависимости от свойств управляемого объекта:

пропорционально – интегрально – дифференциальный (ПИД) закон;

пропорциональный (П) закон;

пропорционально-интегральный (ПИ) закон; 

пропорционально-дифференциальный (ПД) закон;

релейный (Т) закон.

В расчётной части курсовой работы осуществляется подбор закона регулирования и его параметров, откуда известно, что регулятор будет реализовывать ПИ – закон.

Пропорционально – интегральное регулирование (ПИ – закон).

При работе прибора в режиме ПИ – регулятора величина выходного сигнала Yi зависит как от величины рассогласования E, так и от суммы предыдущих рассогласований:

где Xp — полоса пропорциональности;

Ei — отклонение;

_и — постоянная времени интегрирования;

—накопленная в i_й момент времени сумма рассогласований (интегральная сумма).

Из рисунка видно, что в первый момент времени, когда нет отклонения ( Ei = 0), нет и выходного сигнала (Yi = 0). С появлением отклонения Ei появляются импульсы, длительность которых постепенно увеличивается. В импульсах присутствует пропорциональная составляющая, которая зависит от величины E (не заштрихованная часть импульсов) и интегральная составляющая (заштрихованная часть). Увеличение длительности импульсов происходит за счет роста интегральной составляющей, которая зависит от рассогласования Ei и коэффициента _и.

Структурная схема прибора.

Рис .4 Структурная схема прибора

Структурная схема содержит:

• 5 входных устройств (входов);

• 2 регулятора;

• 4 компаратора;

• 6 цифровых фильтров;

• устройство для вычисления разности температур ∆Т и относительной

• влажности ψ;

• задатчик программ управления (программ технолога);

• 8 выходных транзисторных ключей;

• 5 выходных реле;

• устройство-сигнализатор об окончании выполнения программы технолога,

• устройство связи с компьютером, индикаторы.

• На входные устройства прибора поступают сигналы от датчиков температуры “сухого” термометра Т_сух; “влажного” термометра Т_влаж; продукта Т_прод и датчиков положения «Задвижка 1» и «Задвижка 2».

Технические характеристики прибора МПР51-Щ4.

Рис. 5 Технические характеристики прибора МПР51-Щ4.