1.4 Обзор аналогов датчика мгновенных температур.

Нормирующие преобразователи, Danfoss типа MBT9110

Нормирующий преобразователь температуры MBT 9110 может быть использован для преобразования сигнала, поступающего от термометра сопротивления Pt100 (Ом) или от термопары (мВ), в сигнал 4-20 мА. Преобразователь MBT 9110 можно использовать с датчиками MBT любого типа, как с термометром сопротивления Pt100, так и с термопарой. Преобразователь предлагается в стандартном исполнении, в варианте с гальванической развязкой, а также версии во взрывобезопасном исполнении класса EEx. В стандартном варианте преобразователь MBT 9110 поставляются в отдельном корпусе, но он также может быть встроен непосредственно в головку типа B некоторых датчиков температуры. • 2, 3 или 4-проводный универсальный измерительный преобразователь для использования в промышленности и на морских установках • Входной сигнал от Pt100 или термопары • Стандартный выходной сигнал 4 - 20 мА – с гальванической развязкой или без неё • По заказу поставляется с разрешениями EEX ia IIC T4 / T6 • Для установки в соединительной головке DIN B или в отдельном корпусе • Упреждающая индикация неисправности датчика • Линеаризованная температура • По заказу поставляется со всеми соответствующими разрешениями на использование в морских условиях.

К сожалению в связи с тем, что подобных приборов мало, по сравнению с другими аналогами, а их конструкция из-за соблюдения правил коммерческой тайны является закрытой для потребителя.

Глава II. Расчет датчика мгновенных температур

Рассчитываем сопротивление нити R₀:

где ρ-удельное сопротивление металла (платина) равное 10.7*10⁸

L= - длина равная 9см

S=площадь поперечного сечения, рассчитываемая по формуле S=πR²

R₀=10.7*10^-8*=19.7 (Ом)

После того как мы определим (R_­0) нам необходимо определить приращение сопротивления ∆R.

_∆R=R₀*α*∆T

где R₀-сопротивление нити (Ом)

α-температурный коэффициент сопротивления

∆T-изменение измеряемых температур (200С°)

L_{проволоки} =4*l(м)

S=πR²=3.14*1.25*10^-5=4.89*10^-10(м)- площадь поперечного сечения

D – диаметр равный 25мкм (2.5*10^-5(м))

R-радиус равный половине диаметра(D)= 1.25*10^-5(м)

∆R=3.9*10^-3 *19.7*200=15.4 (Ом)

Глава III. Мостовая схема.

R₁ R₄

R₂ R₃

Примем что R₁=R₂=R₃=R₄

U_пит=I_доп*2*R₄

где R₄=R₀

I_доп<50мА, тогда напряжение питания будет равно:

U_пит=I_Доп*2*R₄=50*10^-3*2*19.7=1.97В

Выходное напряжение мостовой схемы при максимальном изменении сопротивления будет равно:

U_вых===0.4925*0.7817=0.3849

При условии что через R₄ протекает ток не более 50А диапазон выходного напряжения (0;0.38)

Глава IV. Метрологическое обеспечение.

4.1 Расчет погрешности при условии, что длина нити на каждом ребре уменьшилась на 0.001 м.

L = 4 * 0.001+ 4*0.0225 = 0.094 м

R₀=10.7*10^-8*=20.5685 (Ом)

∆R=3.9*10^-3 *20.5685*200=16.04 (Ом)

U_вых===0.4925*0.7798=0.3840 (В)

γ===0.23%

2. Расчет погрешности при условии, что диаметр нити уменьшился на 2 мкм

R==(мкм)= 1.15*10^-5

S=πR²=3.14*(1.15*10^-5)=4.14

R₀=10.7*10^-8*

∆R=3.9*10^-3 *23.26*200=18.14 (Ом)

U_вых===0.4925*0.7798=0.38405 (В)

γ===0.22%

Заключение.

В данной работе были рассмотрены датчики измеряющие мгновенные температуры в диапазоне от 0°С до 200°С, их конструктивные особенности, особенности материалов из которых они изготавливаются, а также принцип их действия и расчеты точности их измерений.

В главе I был проведен анализ датчика мгновенных температур, его устройство(конструкция), принцип работы и область применения. Так же был рассмотрен аналог прибора .

В главе II был проведен расчет датчика, было определено сопротивление его чувствительного элемента и также рассчитано приращение сопротивления.

В главе III датчик был включен в мостовую схему.

В главе IV было проведено метрологическое обеспечение прибора, рассчитаны погрешности в двух случаях : с уменьшением длины нити и с уменьшением диаметра нити.