Файл: Курсовой проект по дисциплине Автоматизация измерений, испытаний и контроля.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.05.2024

Просмотров: 33

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.




Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Рязанский государственный радиотехнический университет им. В. Ф. Уткина»

Факультет «Автоматики и информационных технологий в управлении»

Кафедра «Информационно-измерительная и биомедицинская техника»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Автоматизация измерений, испытаний и контроля»

На тему: «Автоматический компенсатор»

Выполнила: ст. гр. 7310

Клиншова Т.А.

Проверил: доцент

Смоляров Н. А.
Рязань 2021

Содержание

Введение 4

1 Теоретические сведения 5

2 Структурная и электрическая принципиальные схемы автоматического компенсатора 6

3 Технические требования, предъявляемые к автоматическим компенсаторам 9

4 Выбор автоматического компенсатора и термопары 11

4.1 Выбор автоматического компенсатора 11

4.2 Выбор термопары 13

5 Описание конструкции термопары 16

6 Погрешность прибора с датчиком температуры 17

Заключение 18

Приложение А 19

(обязательное) 19

Структурная схема автоматического компенсатора 19

Приложение Б 20

(обязательное) 20

Электрическая принципиальная схема 20

автоматического компенсатора 20

Приложение В 21

(обязательное) 21

Сборочный чертеж термопары 21

Приложение Г 22

(обязательное) 22

Спецификация к сборочному чертежу термопары 22

Библиография 23



Введение


В настоящее время для повышения качества продукции и производительности труда на предприятиях различных отраслей промышленности всё шире используется автоматизация производства, в частности, автоматизация измерений, испытаний и контроля (АИИК).

Под автоматизацией понимается использование различных автоматов, автоматических и автоматизированных систем в производственной, научной, управленческой и других сферах деятельности человека.


Примерами средств АИИК могут быть автоматические измерительные приборы, измерительные информационные системы, контрольные автоматы и т.д.

Так как с каждым годом продукция усложняется, а требования к её надёжности и в целом к качеству возрастают при ограниченных сроках разработки, изготовления и испытаний, использование средств АИИК является жизненно важным. Например, контроль качества интегральных схем, печатных плат, радиоэлектронных средств, имеющих сотни, тысячи паек печатных проводников, невозможно выполнить без средств АИИК. Ещё один пример: контроль качества самолётов, ракет и т.д. является невозможным без этих средств, т.к. сотни и тысячи параметров должны контролироваться в реальном времени. Контроль качества простых изделий при их массовом производстве тоже должен быть автоматизирован. [3]

В данном курсовом проекте рассмотрены автоматический компенсатор постоянного тока и термопара, их конструкции, а также приведен расчет погрешности прибора с датчиком температуры.


1 Теоретические сведения


Назначение: автоматические компенсаторы постоянного тока используются для измерения и регистрации малых постоянных ЭДС и токов, выходных величин различных промышленных датчиков (термопар, кварцевых манометров, ионизационных вакуумметров и т. д.).

В зависимости от характеристик датчиков к автоматическим компенсаторам постоянного тока предъявляются следующие требования:

1) высокое входное сопротивление для измерения ЭДС источников с высоким внутренним сопротивлением;

2) высокая чувствительность для работы с термопарами и с пирометрами излучения;

3) низкое входное сопротивление для измерения малых токов от источников с малым внутренним сопротивлением.

Автоматические компенсаторы постоянного тока так же, как и компенсационные приборы, можно разделить на автокомпенсаторы напряжения, или автоматические потенциометры, в которых компенсируется измеряемое напряжение, и автокомпенсаторы тока, в которых компенсируется измеряемый ток. [3]

2 Структурная и электрическая принципиальные схемы автоматического компенсатора


Структурная схема автоматического компенсатора приведена в приложении А. Рассмотрим её состав и принцип работы.



На схеме приняты следующие обозначения:

- Д - датчик;

- НУ - нуль-усилитель;

- РД - реверсивный двигатель;

- Ред - редуктор;

- ОУ - отсчетное устройство;

- РУ- регистрирующее устройство;

- ИП - бесконтактный индукционный потенциометр (компенсатор);

- ТГ – тахогенератор.

Выходная цепь датчика Д включается встречно-последовательно с источником компенсирующего напряжения - роторной обмоткой компенсатора у входа нуль-усилителя НУ. При незначительном разбалансе схемы, т. е. при появлении ДU на входе усилителя, выходное напряжение усилителя U достигает номинального значения напряжения питания управляющей обмотки реверсивного двигателя РД.

Реверсивный двигатель РД, кинематически связанный через редуктор Ред с компенсирующим потенциометром К (угол поворота ротора потенциометра ") и отсчетным ( в ряде приборов и регистрирующим РУ) устройством ОУ (угол поворота оси ОУ ′).

В зависимости от фазы сигнала-разбаланса ∆U на входе нуль-усилителя двигатель поворачивает ротор потенциометра в ту или иную сторону и изменяет компенсирующее напряжение Uосв сторону уменьшения сигнала разбаланса U.

На вход автокомпенсатора подастся сигнал от датчика в виде напряжения переменного тока:  UД = Um·sin(t + ). Равновесие компенсационной системы наступает при Д=К, U=U, Д-К=, где Д, U, Д - параметры измеряемого напряжения (частота, амплитуда, начальная фаза); К, U
, К - параметры компенсирующего напряжения. Условие Д=К выполняется автоматически, т.к. и датчик, и потенциометр питаются от одной и той же сети. Требование Д - К = удовлетворяется соответствующим расчетом параметров датчика и компенсирующего потенциометра и противофазным включением этих элементов в схему. Таким образом, процесс компенсации переменного напряжения сводится к компенсации амплитуды напряжения.

Электрическая принципиальная схема автокомпенсатора приведена в приложении Б.

На схеме приняты следующие обозначения:

- ИПС – источник питания стабилизированный;  

- R1 - нормированное сопротивление реохорда: Нормированные значения сопротивления реохорда R1 принимают равным 1000,1 Ом (КСП-2);

- R2 – сопротивление установки диапазона измерения;          

- R3 – сопротивление установки рабочего тока в верхней ветви измерительной схемы;

- R4 – сопротивление в цепи ИПС, служит для ограничения и регулировки рабочего тока;

- R5 – контрольное сопротивление, устанавливает ток в нижней ветви измерительной схемы.

- R6 – вспомогательное медное сопротивление, необходимое для автоматического введения поправки при измерении термо-ЭДС термометра вследствие изменения температуры свободных концов;  

- R7 – сопротивление, определяющее начальное значение шкалы;  

- ТП – термоэлектрический термометр;

- У – усилитель разбаланса измерительной схемы;

- РД – реверсивный двигатель, служит для уравновешивания измерительной схемы;

- СД – синхронный двигатель, служит для привода диаграммы.
Питание схемы производится от источника стабилизированного питания постоянного тока ИПС, включенного в диагональ СД. Привод диаграммной ленты отсчетного устройства ОУ осуществляется синхронным микродвигателем СД.

При отклонении температуры t измеряемой среды (рабочего конца термометра) на вход усилителя подается напряжение постоянного тока, вызванное разбалансом измерительной схемы. Это напряжение преобразуется в усилителе в напряжение переменного тока и усиливается до достаточного значения для работы реверсивного двигателя. Последний при помощи кинематической системы перемещает влево или вправо, в зависимости от понижения или повышения измеряемой температуры, подвижную каретку отсчетного устройства ОУ с закрепленными на ней токосъемным движком реохорда Rр, указательной стрелкой и пером. Показания потенциометра отсчитываются в ºС по линейной шкале и записываются на диаграммной ленте. Реверсивный двигатель РД находится в работе до тех пор, пока не наступит новое состояние равновесия (компенсации) измерительной схемы прибора.

3 Технические требования, предъявляемые к автоматическим компенсаторам


Основные технические требования указаны в ГОСТ 7164-78 − Приборы автоматические следящего уравновешивания. [6]

Приборы должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке. Приборы, изготовляемые на экспорт, должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и ГОСТ ЭД1 7164-78.

Параметры питания:

  • от сети однофазного переменного тока частотой 50 или 400 Гц – 24,36 или 220 В;

  • постоянного тока – 12,24 или 60 В.

Для приборов устанавливают:

нормальные условия;

рабочие условия;

условия транспортирования и хранения.

Значения влияющих величин для рабочих условий должны соответствовать:

максимальное отклонение напряжения питания;

температура и влажность окружающего воздуха для приборов третьего порядка, нижнее значение температуры и значения влажности для приборов второго порядка – группе В4 по ГОСТ 12997-84;

верхнее значение рабочих температур для приборов второго порядка;

требованиям технических условий на приборы конкретного типа в соответствии с ГОСТ 12997-84.

Входные сигналы должны соответствовать:

токовые и напряжения постоянного тока – ГОСТ 26.011-80;

от термоэлектрических термометров;

от термопреобразователей сопротивления;

от телескопов-пирометров суммарного излучения – ГОСТ 10627-71;

входные сигналы многопредельных приборов и приборов с регулируемыми нижним и верхним пределами измерения должны устанавливаться в технических условиях на приборы конкретного типа.

Предел допускаемого значения основной погрешности или предел допускаемого значения систематической составляющей основной погрешности и предел допускаемого значения среднего квадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности, а также предел допускаемого значения вариации должны быть выражены в процентах от нормирующего значения.

Приборы, работающие в комплекте с термоэлектрическими термометрами, могут выпускаться с устройством компенсации термо-ЭДС свободных концов и без него.