4.6. Устройство и принцип работы

Все элементы комплекса размещены в двух этажах каркаса 1 (рисунок 4.2). Нижний этаж - служебный. В нем размещена измерительная система ИСТ-2М (позиция 2) и приборный модуль (позиция 3).

Верхний этаж - рабочая зона. В нем постоянно размещены при­боры и функциональные модули, и небольшое хранилище. Рабочее поло­жение блока 4 "Теплоемкость газа" (позиция 4) показано на рисунке 4.2.

На задней стенке ИСТ-2М установлен разъем сетевого питания, предохранители на 1А и розетка питания компрессора. На правой боковине каркаса установлена клемма заземления.

КОМПРЕССОР (позиция 4.2) предназначен для создания потока воздуха с напором до 30 кПа и расходом до 90 мл/с. К компрессору подключен осушитель 4.3 - баллончик с силикагелем, удерживаемый пружиной.

Схема пневмосистемы приведена на рисунке 4.3. Воздух от компрессора поступает в осушитель вблизи дна бал­лончика через штуцер Ш1 с удлинителем. Этот штуцер имеет цветную метку. Выходов у осушителя три. Через дроссель ДР с калиброванным отверстием (штуцер дросселя имеет одну кольцевую риску) воздух поступает на верхний бачок водяного манометра-реометра (позиция 4.4 на рисунке 4.2), затем к потребителю. Через два других штуцера Ш2 и ШЗ воздух поступает на нижний бачок манометра и на кран К1, через который воздух можно "стравливать" в атмосферу.

Дифференциальный водяной манометр состоит из нижнего и верх­него бачков, соединенных прозрачной трубкой. Вблизи трубки распо­ложена линейка, по которой отсчитывается уровень жидкости в пре­делах от 0 до 22 см с разрешением 1 мм. Для повышения точности отсчета используют лупу. Полость, в которой нужно измерить давле­ние, соединяют со штуцером Ш4. Если штуцер Ш5 открыт в атмосферу, то манометр измеряет превышение давления в полости над атмосфер­ным. Если штуцер Ш5 соединен с другой полостью, то манометр изме­ряет разность давлений в полостях.

Площадь сечения трубки S₁  0,2 см² много меньше площади сече­ния бачка S₂  12,6 см² , при этом цена деления линейки примерно равна 1 мм водяного столба (10 Па).

Жидкость (вода) заливается в нижний бачок через штуцер Ш4 с помощью резиновой груши со шлангом так, чтобы начальный уровень жидкости находился напротив нулевого деления шкалы линейки.

Рисунок 4.3 – Схема пневмосистемы комплекса ЛКТ-4

Верхний бачок служит предохранителем: он принимает в себя воду при случайном превышении предельного значения давления в нижнем бачке. Для восстановления работоспособности манометра нуж­но продуть его, подавая воздух в верхний бачок через штуцер Ш5. При выплескивании жидкости нужно дозаправить манометр.

Включенный по схеме рисунка 3 манометр измеряет разность давле­ний на входе газа в дроссель ДР и на выходе из него. Разность давлений измеряется по смещению уровня жидкости в трубке маномет­ра и, при небольших отличиях давления от атмосферного, однозначно связана с расходом газа. Зависимость расхода газа от смещения уровня жидкости определяется калибровкой.

Модуль 07 - КАЛОРИМЕТР ГАЗОВЫЙ (рисунок 4.4) предназначен для из­мерения теплоемкости воздуха методом нагревания струи. Он содер­жит трубу-теплообменник 1, внутри которой размещен нагреватель 2 (проволочная спираль) и выходной датчик температуры Д1. Труба закреплена в корпусе 3 со штуцером 4, вблизи которого установлен входной датчик температуры Д2. Через штуцер в модуль подают исследуемый газ с известной ве­личиной расхода газа (объема, протекающего в единицу времени). Измеряя разность температур на входе и на выходе струи газа при известной мощности нагревателя, определяют теплоемкость газа.

Рисунок 4.4 – Модуль 07 "КАЛОРИМЕТР ГАЗОВЫЙ"

БЛОК ПРИБОРНЫЙ (позиция 3 на рисунке 2) содержит калькулятор, и се­кундомер с разрешением 0,01 с. В задней части блока размещаются кабели и другие принадлежности.

СЕКУНДОМЕР предназначен для измерения интервалов времени с разрешением 0,01 с. Управление секундомером осуществляется тремя кнопками. Кнопка "MODE" - выбор режима работы. В режиме "СЕКУНДОМЕР" мигает надпись в верхней части дисплея. Кнопка "ADVANCE" в режиме "СЕКУНДОМЕР" поочередно запускает и останавливает отсчет времени. Если не сбрасывать отсчеты, то происходит суммирование измеряемых интервалов времени.

Кнопка "SET", нажатая в процессе отсчета времени, фиксирует показания дисплея, но не останавливает отсчет времени. При пов­торном нажатии этой кнопки показания дисплея будут соответство­вать продолжающемуся отсчету времени.

Кнопка "SET", нажатая при остановленном отсчете времени, сбрасывает (обнуляет) отсчет и показания дисплея.

Рисунок 4.5 – Управление секундомером

На переднюю панель ИСТ-2М вынесены следующие элементы схемы или органы управления (рисунок 4.6)

"СЕТЬ" - тумблер включения сети.

HI – черезразрядныйразрядный цифровой индикатор. Его свечение свидетель­ствует о включении питания прибора. Интерпретация пока­заний определяется нажатой кнопкой переключателя:

"U_H" - напряжение питания нагревателя, вольт;

"I_H" - ток питания нагревателя, миллиампер;

"Т1" - температура подключенного к системе датчика Д1 в °С с разрешением 0,1⁰;

"Т2" - температура подключенного к системе датчика Д2 в °С с разрешением 0,1⁰;

"U_ВХ" - действующее значение переменного напряжения, поданного на разъем "ВХ" с разрешением 1 мВ и пределом измерения 2 В.

Рисунок 4.6 – Измерительная система ИСТ-2М

Датчики температуры подключаются к системе через соответс­твующие контакты разъема "ТЕРМОСТАТ" или через разъемы Д1 и Д2.

"Д1", "Д2" - входы термометра для подключения датчиков. Эти входы включены параллельно соответствующим контактам разъема тер­мостата. К каждому входу подключается только один датчик: или че­рез гнездо Д1/Д2 или через разъем "ТЕРМОСТАТ". Термометр измеряет температуру соответствующего датчика, если нажата кнопка "Т1" или "Т2". Если к одному входу подключены одновременно два датчика (нештатный режим!), показания будут выше максимальной температуры этих датчиков.

"ТЕМПЕР 40...80...120" - ручка регулировки максимальной тем­пературы датчика в пределах 40-120 С

"НАГРЕВ 0...10...20" - ручка регулировки напряжения питания нагревателя в пределах от 0 до 20 В.

"ВКЛ" - тумблер включения нагревателя. При поднятой рукоят­ке включен ТВЭЛ устройства, подключенного к разъему "ТЕРМОСТАТ", и подается напряжение на гнезда "НАГР"

Н2, НЗ - индикаторы режима работы термостата.

Если температура подключенного к системе и выбранного для измерений датчика ниже установленной регулятором "ТЕМПЕРАТУРА" или вход Д1 не задействован (к нему не подключен датчик темпера­туры), то на нагреватель подается напряжение, заданное регулятором "НАГРЕВ". При этом светится зеленый индикатор Н2.

Если температура подключенного к входу Д1 датчика приближа­ется к установленной регулятором "ТЕМПЕРАТУРА", то включается ав­томат управления температурой, и напряжение на нагревателе снижа­ется: система переходит в режим термостатирования. При этом све­тятся два индикатора: зеленый Н2 и красный НЗ. Выход на режим термостатирования легко определить по прекращению роста темпера­туры объекта. Режим термостатирования реализуется, только если датчик нагреваемого объекта подключен ко входу Д1.

Если температура датчика Д1 выше установленной регулятором "ТЕМПЕРАТУРА", то питание нагревателя отключено, и светится толь­ко красный индикатор НЗ. Система перейдет в режим термостатирова­ния при остывании объекта.

Вход Д2 служит только для измерения температуры, к системе термостатирования он не подключен. Если датчик нагреваемого объ­екта подключен ко входу Д2, то объект будет нагреваться до тех пор, пока не сработает система защиты от перегрева.

При достижении любым из подключенных к системе датчиков тем­пературы 125-130 °С или при коротком замыкании цепи датчика, пи­тание нагревателя отключается, загорается индикатор Н4 и раздает­ся прерывистый звуковой сигнал. Так будет до тех пор, пока объект не остынет до температуры 125 °С или до ликвидации замыкания.

При перегрузке источника питания нагревателя его выходной ток сбрасывается до 0,3 А, загорается индикатор Н4, и раздается непрерывный звуковой сигнал. Для сброса режима защиты нужно отк­лючить и вновь подключить нагрузку или снизить до нуля и вновь восстановить напряжение питания регулятором "НАГРЕВ" или выклю­чить и вновь включить сетевое питание.

"АМПЛИТУДА" - ручка регулировки выходного напряжения изоли­рованного источника питания.

"=/" - тумблер переключения вида выходного напряжения:

постоянное или переменное с частотой около 1 кГц. При среднем положении рукоятки питание отключено.

"0", "+/~" - выходы изолированного источника питания.

"НАГР" и "ОБЩ" - выход источника питания нагревателя, парал­лельный выведенному на разъем "ТЕРМОСТАТ".