Файл: Беленький, Я. Е. Многоточечные бесконтактные сигнализаторы температуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 59
Скачиваний: 0
Рис. 6-10. Принципиальная схема двухнедельного сигнализатора температуры.
грешности решена путем использования рассмотренных в гл. 2 методов аппроксимации нелинейных характери стик, в частности третьего метода, обеспечивающего ми нимальную погрешность линеаризации.
Приведем пример расчета погрешности линеаризации и градуи ровочных точек шкалы для поддиапазона 0—50 °С. В этом случае начальное сопротивление датчика 7?то=46 ом, максимальное прира щение Л,„=9 ом. Элементы мостовой схемы, определенные при по мощи соотношений (2-9) — (2-22), будут: /?i = 50,5 ом, R« = 49,4 ом,
./?з=48,1 ом, г=4,55 ом, а=53,95 ом, 6=96,5 ом. Угловой коэффи циент аппроксимирующей прямой для третьего способа аппроксима ции в соответствии с формулами табл. 2-2 равен:
а _ |
53,96 |
г |
Q== Ь + А т~ |
96,5 + |
9 = ° ’51- |
В этой же таблице приведены выражения для максимальной погрешности линеаризации б,п и градуировочных точек шкалы
L' и L"
оf i - v m |
y - |
|||
|
|
2Д„ |
|
|
_ L _ |
Г |
**ь |
|
4S„MmQ |
L', L " — (Q — Дт ) 2Q |
1 |
v |
] (б-д»<г)2Г |
|
|
|
|
||
1 1 4
После подстановки в эти выражения числовых значении полу чим: б,„=0,63%, или 0,3°С в абсолютных единицах, L' и L" соот ветственно 8 н 89% полной длины шкалы. Как показано в § '2-3, полученное значение б„, в 2 раза меньше погрешностей, возникаю щих при обычно применяемом способе градуировки моста, путем совмещения характеристик в начале н копие шкалы.
Исходя из суммарной погрешности, равной 1,5°С, и входящих в нее составляющих, обусловленных нели нейностью шкалы, дискретностью реохорда задатчика, нечувствительностью усилителя п рядом других факто ров, можно допустить величину погрешности, вызванную
взаимным влиянием ветвей до |
0,4 °С, или |
0,8% ши |
рины поддиапазона, равного 50°С. |
|
|
Определим, каким должно быть входное сопротивление сигналь |
||
ного усилителя, чтобы дополнительная |
погрешность |
не превыша |
ла 0.8%. |
|
|
|
значения Ддо=46 ом, Я л.к = |
|
Подставив в |
выражение |
(2-23) |
|||
= 55 ом, получим: |
|
|
|
|
|
. |
«л. («до + |
/?л.н)_ |
46 (46 + |
55) |
|
А - |
ЗЯд0 + |
Яд .к |
3-46 + |
55 |
|
Из выражения |
(2-17) |
определим |
для значения £ = 0 ,8 -Ю-2 |
||
А24
Ry у — 0 8 . ю -a = 3 - 103 ом.
Для обеспечения входного сопротивления 3 ком первый каскад усилителя выполнен по схеме с общим коллектором (Т* на рис. 6-10).
Задача устранения ложных срабатываний прибора при его включении в сеть решена путем использования вспомогательной диодно-конденсаторной цепочки, рас смотренной в § 4-3. При включении прибора в сеть одно временно с зарядом разделительного конденсатора С4 (рис. 6-10) заряжается через диод конденсатор С2. Ем кость конденсатора С2 выбрана таким образом, что вы ходное реле Р не срабатывает во время переходного процесса.
Емкость С2 рассчитывалась по формуле (4-43). Ис ходные данные для расчета следующие: емкость раздели
тельного конденсатора |
Ci = 20 мкф, напряжение питания |
£ = 1 1 в , коллекторное |
сопротивление £ i = 4,7 ком, ток |
включения выходного устройства /п== 0,4 ма.
После подстановки этих значений в формулу (4-43) получим значение С2=96 мкф. Для использования одно го конденсатора С2 с двумя сигнальными усилителями
115
его емкость принята равной 200 мкф. Со вторым усили
телем конденсатор С2 |
связан через диод Д ъ |
Для иллюстрации |
эффективности методов .компенса |
ции распределенной |
емкости линии связи, описанных |
в § 2-4, рассмотрим еще один многоканальный прибор, предназначенный для контроля температуры электроли та в аккумуляторах.
Затруднения, возникшие при разработке этого прибо ра, были обусловлены -комплексом довольно сложных требований, которым он должен удовлетворять при из мерении и сигнализации температуры: сравнительно вы сокой точностью (0,5%), днстанционностыо, не превы шающей 100 м, повышенной частотой напряжения пита ния (400 гц), широким диапазоном изменений темпера туры окружающей, среды (от 0 до +50°С).
Определим величину дополнительной погрешности, возникающей в указанных условиях только из-за влияния активного и реактивно го сопротивлений линии связи.
В случае подключения датчика по двухпроводной линии связи (рис. 6-11,а) суммарное сопротивление обоих проводов (длина ли нии связи 100 м, провод медный, сечение 1 мм2, р= 0,0172 ом -м м 2 /м)
Рис. 6-11. Схема включения датчика по двухпроводной (а) и трехпроводной линий связи (б).
составляет 3,4 ом. При изменении температуры окружающей среды на zt25 °С от среднего значения (+25 °С) приращение сопротивления линии равно 0,34 ом (температурный коэффициент меди 0,004 1/°С).
Эта |
величина складывается с сопротивлением датчика и эквивалент |
на |
абсолютной ошибке. Для датчика стандартной градуировки 21 |
[Л. |
35] при диапазоне контроля 100 °С относительная погрешность, |
вызванная только изменением активного сопротивления линии связи, составляет 1,9%, т. е. почти в 4 раза превышает суммарную допу стимую погрешность (0,5%).
Влияние линии связи может быть значительно уменьшено при подключении датчика трехпроводной линией (рис. 6-11,6). В этом случае при выполнении условия (?з=Ядо+Яд.к/2 максимальную абсо-
116
лютнуго погрешность А, вызванную изменением температуры соеди нительных проводов, можно определить из выражения
{Rao+lA+ARn)R2= (Rs~{'ARn)Ri,
где R ao, R h.k — сопротивления датчика в начале и в конце диапазо на контроля; A R n — изменение сопротивления одного провода линии связи; Ri—R3 — плечи моста.
После подстановки в это выражение цифровых данных для рас
сматриваемого случая получим: |
|
|
|
, |
(R3 + hRn)R\ |
„ |
|
Д — |
R s |
— |
К до |
(55 + |
0,17)-46 |
■46- |
0 , 17 = 0,03 о,». |
|
55 |
||
|
|
|
|
Относительная погрешность составляет 0,15%, что при общей погрешности 0,5% вполне допустимо.
В § 2-4 показано, что при подключении датчика трехпроводной линией связи и повышенной частоте питания измерительной схемы возникает дополнительная погрешность, вызванная влиянием ре активной составляющей сопротивления линии связи. Согласно выра жению (2-31) эта погрешность на частоте 400 гц в рассматриваемом случае составляет 0,06 ом, или. 0,35%, что соизмеримо с общей до пустимой погрешностью.
Для компенсации влияния реактивной составляющей сопротив ления в § 2-4 показана возможность использования дополнительного провода в линии связи. При этом для обеспечения минимального влияния активного сопротивления желательно выполнение условия v=-Rn/R3=\. Этому условию согласно табл. 2-3 соответствует ва риант подключения дополнительного провода экранированного кабе ля к точке b схемы (рис. 6-11). Таким образом, благодаря примене нию специальных мер, описанных в работе, оказалось возможным создание устройства, удовлетворяющего достаточно сложным метро логическим требованиям.
СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1.Беккер Ю. Б., Борис Я. В., Кюздени О. А. Малогабаритный бесконтактный сигнализатор температуры. — В кн.: Механизация н
автоматизация управления. Киев, УКРНИИНТИ 1965, № 3.
2.Беленький Я. Е., Кац Б. IYI. К вопросу о применении диодных ключей в устройствах автоматического контроля. — «Измерительная техника», 1970, № 8.
3.Беленький Я. Е., Кац Б. М. Двухпредельный бесконтактный многоточечный сигнализатор температуры. — В кн.: Механизация п
автоматизация управления. Киев, УКРНИИНТИ 1968, № 3.
4.Беленький Я. Е. Многофазные релаксаторы. Киев, «Наукова думка», 1966.
5.Борис Я. В., Кац Б. М., Кюздени О. А. Устранение влияния
реактивности линии связи в мостовых схемах контроля температу ры. — В кн.: Вопросы теории электрических цепей для преобразова ния измерительной информации. Киев, «Наукова думка», 1967.
6.Будинский Я. Транзисторные переключающие схемы. М., «Связь» 1965.
7.Воронков Л. А. Сравнительный анализ устройств централи зованного контроля с обегающими и непрерывными каналами. — «Приборостроение», 1965, № 7.
8.Геннс А. А. и др. Тиратроны с холодным катодом и их при менение. Киев, Гостехиздат УССР, 1961.
9.Горшков Ю. А. Указатель-сигнализатор с многомостовой из
мерительной схемой. — «Измерительная техника», 1966, № 9.
10.Гурович Г. Я. Трансформатор для питания измерительных мостов переменного тока. Авт. свнд. № 137182. — «Бюлл. изобрет.», 1961. № 7.
11.Ерофеев А. В. Электронные устройства контроля н регули рования тепловых процессов. М., Госэнергоиздат, 1965.
12.Кавалеров Г. И., Ковалевская В. В. Первичные измеритель ные преобразователи, выпускаемые фирмами США. — «Приборо строение». 1966, № 10.
13.Карандеев К. Б. Мостовые методы измерений. Киев, Гос техиздат УССР, 1953.
14.Карандеев К. Б. и др. Электрические методы автоматиче ского контроля. М., «Энергия», 1965.
15.Кац Б. М. Влияние усилителя на погрешность многоветве-
вых мостов. — «Приборы и |
системы управления», 1968, № 3. |
|
16. Кац Б. М. Анализ |
фазочувствительного каскада с фазовой |
|
отсечкой. — «Труды института». М., |
НИИТеплоприбор, 1968, № 3—4. |
|
17. Кац Б. М. Многофазный |
матричный триггер. Авт. свид. |
|
№255350. — «Бюлл. изобрет.», 1969, № 33.
18.Кац Б. М. Анализ устройства вывода информации для ма шин централизованного контроля.—В кн.: Отбор и передача 'инфор мации. Киев, «Наукова думка», 1970, вып. 25.
19.Кац Б. М. Устройство для индикации. Авт. свид. № 251925.— «Бюлл. изобрет.», 1969, № 28.
20.Кольцов А. А., Карабанов Д. Н. Влияние изменения сопро
тивления линии связи на показания электронных автоматических мостов. — «Измерительная техника», 1966. № 1.
21. Красильников Л. В., Фнлипович Э. А. Бесконтактное много точечное устройство для контроля температуры. Авт. свид. № 162341. — «Бюлл. изобрет.», 1964, № 9.
118
22.Куликовский Л. Ф. Автоматические информационные изме рительные приборы. М., «Энергия», 1966.
23.Лебедев А. В. Анализ мультиплицированных схем. — «Труды
МЭИ». М„ МЭИ, 1953, вып. 13.
24. Малиновский В. Н., Харченко Р. Р. Цифровой мост на полу проводниковых элементах.—-«Измерительная техника», 1960, № 11.
25.Михайловский В. Н., Свенсон А. Н. Электронные коммута торы. Киев, Гостехиздат УССР, 1961.
26.Пахомов В. И. Бесконтактный коммутатор параметрических
датчиков. |
Авт. свид. |
№ 178886. — «Бюлл. изобрет.», |
1966, |
№ 4. |
27. Персии С. М., Персии Л. М. Анализ погрешностей и методы |
||||
повышения |
точности |
бесконтактных коммутаторов. — В |
кн.: |
Расши |
рение пределов измерения и повышение чувствительности электро измерительных усилителей. М., ОНТИпрнбор, 1966, вып. 1.
•28. Полонников Д. Е. Электронные усилители |
автоматических |
|
компенсаторов. М., ГИФМЛ, 1960. |
|
|
29. Попов Ю. А. и др. Транзисторный коммутатор параметриче |
||
ских датчиков сопротивления. — В |
кн.: Автоматический контроль и |
|
методы электрических измерений (Труды VI конференции. Т. II). |
||
Новосибирск, «Наука», 1967. |
|
|
30. Райкин П. С. Управление |
лампами цифровой индикации |
|
с помощью транзисторов. — В кн.: |
Автоматика и |
приборостроение. |
Киев, УКРНИИНТИ 1963, № 4. |
|
|
31.Розенберг В. Я., Прохоров А. И. Что такое теория массо вого обслуживания? М., «Сов. радио», 1965.
32.Севастьянов Б. А. Эргодическая теорема для марковских
процессов и ее приложение к телефонным системам |
с отказами. — |
В кн.: Теория вероятности и ее применение. Т. 2. М., |
«Наука», 1957, |
вып. 1. |
|
33.Соболевский К. М., Шакола Ю. А. Защита мостов перемен ного тока. Киев, Изд-во АН УССР, 1957.
34.Темников Ф. Е., Шенброт И. М. Машины и системы центра лизованного контроля (каталог-справочник). М., ГОСИНТИ, 1964.
35.Термометры сопротивления. ГОСТ 6651-59.
36.Цапенко М. П. и др. Измерение и кибернетика. — В кн.: Автоматический контроль и методы электрических измерений (Тру
ды конференции, 1961). Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1964.
37.Цыпкин Я. 3. Теория импульсных систем. М., Физматгиз,
1958.
38.Шауман А. М. и др. Системы индикации с цифровыми лам
пами тлеющего разряда. — В |
кн.: |
Вычислительная техника и вопро |
сы программирования. ЛГУ, |
1963, |
№ 2. |
39.Шенброт И. М. Машины централизованного контроля. М., «Энергия», 1966.
40.Cleveland G. Neon driver circuit uses low voltage transis tor.— «Electron. Design», 1963-, № 11.
41.Henis R. B. Transistor neon driver. Pat. USA, № 2927247,
1960.
42.Loesecke P. V. Reducing noise with intelligent cabling.— «Instrum, and Control Syst.», 1967, v. 40, № 8.
43.Somliody A. Transistor bias method raises break point.—
«Electronics», 1960, № 2.