3. Блок питания
На стенде используется источник питания постоянного тока БП 96 /24-4/20DIN (блок питания), который серийно выпускается научно-производственным предприятием «ЭЛЕМЕР». Данный источник питания предназначен для обеспечения питания датчиков напряжением постоянного тока величиной в 24В с максимальной нагрузкой до 120 мА. Этот блок питания имеет четыре независимых и гальванически развязанных канала питания, каждый из которых контролируется по перегрузке. При нормальной работе каждого из каналов постоянно горит зеленый светодиодный индикатор. В случае перегрузки одного из каналов выходной сигнал блокируется и на панели блока питания загорается красный светодиодный индикатор, расположенный ниже зеленого. При снятии перегрузки с канала автоматически возобновляется подача выходного сигнала, красный индикатор гаснет и загорается зеленый. Подача сигнала с блока питания на соответствующий датчик обеспечивается тумблером, номер которого проставлен на панели тумблеров 2 (рис. 10).
Рис.10. Расположение блока питания 1, органов управления 2 и цифрового индикатора 3 на панели стенда
4. Термометр многоканальный (индикатор)
Термометр многоканальный типа ТМ 5203 предназначен для контроля (индикации) температуры или других неэлектрических параметров, поступающих с датчиков в виде сигналов постоянного тока или напряжения. Термометр многоканальный является многофункциональным микропроцессорным прибором, который может быть использован как индикатор сигнала, так и средством для передачи сигналов в компьютерных информационных сетях. Измерительные каналы этого термометра могут быть сконфигурированы для токовых сигналов на следующие диапазоны: 0...5 мА, 0...20 мА и 4...20 мА. Входные сигналы на этот термометр могут быть поданы с термосопротивлений или тензосопротивлений. Термометр многоканальный может быть использован для управления релейными элементами, входящими в его структуру. Термометр многоканальный состоит из встроенного блока питания, восьмиканальных, гальванически развязанных усилителей сигнала и встроенных фильтров на каждый канал, аналого-цифрового преобразователя, микропроцессорного блока управления и цифровой индикации с клавиатурой управления, восьми исполнительных реле, клеммных соединителей и модуля интерфейса. Блок питания прибора обеспечивает стабилизированным напряжением восемь канальных усилителей. Каждый из каналов защищен фильтром от помех. Аналого-цифровой преобразователь преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой код, поступающий на модуль индикации и в микропроцессорный модуль. Модуль индикации и клавиатуры обеспечивает выдачу информации через цифровые индикаторы. На лицевой панели прибора расположен четырехразрядный цифровой индикатор (основное табло), предназначенный для отображения измеряемой величины или вводимой уставки. Ниже основного табло расположен одноразрядный индикатор для отображения номера активного канала. Для выбора этого канала используются клавиши «V», «V» , расположенные за этим индикатором. На следующем уровне лицевой панели прибора расположена клавиша «>», позволяющая выбрать один из четырех возможных режимов работы прибора. Каждый из этих режимов высвечивается после его выбора. На первом режиме производится циклический, последовательный просмотр измерений по всем каналам. Время просмотра на отдельном канале предустанавливается. На втором режиме постоянно производятся измерения только на выбранном канале. На третьем и четвертом режимах просматриваются уставки соответственно типа 1 или 2. Микропроцессорный блок управления предназначен для выполнения следующих функций: расчет по данным АЦП измеряемой величины и пересылка ее на индикатор; управление модулем индикации и клавиатурой; управление модулем интерфейса; управление работой коммутируемых реле. На самом нижнем уровне лицевой панели прибора расположены индикаторы коммутируемых реле, которые загораются только тогда, когда конкретное реле включается микропроцессором в работу. При возникновении каких-либо сбоев в работе многоканального термометра на основном табло появляются сообщения об ошибке, которые могут быть следующими: «Егг 0», «Егг 1», «Егг 4» - ошибка во внутренней памяти прибора; «Егг 2» - неправильно установлен сетевой номер; «Егг 5» - нет включенных каналов; «-OU-» - переполнение. На вход измеряемого канала подан сигнал больше допустимого; «-AL-» - обрыв датчика; «—» - число, которое невозможно вывести на индикатор. Нужно уменьшить число знаков после запятой. В случае возникновения этих ошибок микропроцессор автоматически присваивает номер прибора «О». После устранения причины ошибки номер прибора восстанавливается. Многоканальный термометр на стенде установлен на величину токового сигнала, который должен колебаться в пределах от 4 до 20 мА. Если сигнал выходит за пределы этого диапазона, то прибор указывает на перегрузку соответствующей «ошибкой».
5. Методика работы на стенде
Методика замера температуры датчиками «ТСМУ 0104» и «МЕТРАН»
Нагрузочную характеристику датчиков температуры «ТСМУ 0104» и «МЕТРАН» снимают следующим образом. Поскольку оба датчика помещены в одном и том же нагревателе, значение температуры нагрева которого зависит от величины тока, подаваемого к нему с соответствующего регулятора, то эту температуру будем регулировать величиной этого тока. Для этого тумблером КЗ подаем питание на датчик «ТСМУ 0104», а тумблером К4 соответственно включаем датчик «МЕТРАН». На приборе ТМ-5203 для датчика «ТСМУ 0104» выбираем канал 3, а для датчика «МЕТРАН» - соответственно канал 4. Начальное значение температуры определяется температурой окружающей среды лаборатории, которое мы замеряем комнатным термометром. Значения показаний многоканального термометра на третьем канале определяются формулой (4), а на четвертом его канале – соответственно формулой (5):
I=P*16/50+4 (4)
I=P*16/150+4 (5)
Из этих формул получим формулы (6) и (7), по которым показания прибора переводятся в температуру. Величину тока нагревателя регулируем последовательно и ступенчато в соответствии с данными, приведенными в табл. 3 и 4.
T=(I-4)*100/16 (6)
T=(I-4)*150/16 (7)
Для датчика «ТСМУ 0104» и датчика «МЕТРАН» заполняем табл. 1.
Таблица 1
№ п/п |
Показания амперметра регулятора тока (А) |
Показания многоканального термометра на канале 3 |
Показания многоканального термометра на канале 4 |
Расчетные показания датчика Тд (по формуле 1) |
Расчетные показания датчика Тд (по формуле 2) |
1 |
0 |
7,8 |
6 |
23,8 |
18,8 |
2 |
0,05 |
7,9 |
6,1 |
24,4 |
19,7 |
3 |
0,1 |
8,1 |
6,4 |
25,6 |
22,5 |
4 |
0,15 |
8,5 |
6,7 |
28,1 |
25,3 |
5 |
0,2 |
9,2 |
7,2 |
32,5 |
30,0 |
6 |
0,25 |
10 |
8,1 |
37,5 |
38,4 |
7 |
0,3 |
11,3 |
9,3 |
45,6 |
49,7 |
8 |
0,35 |
12,6 |
10,6 |
53,8 |
61,9 |
9 |
0,4 |
13,5 |
11,4 |
59,4 |
69,4 |
10 |
0,45 |
14,4 |
12,3 |
65,0 |
77,8 |
11 |
0,5 |
15,3 |
13,2 |
70,6 |
86,3 |
Для того чтобы сохранить адекватность температурного нагрева для обоих датчиков, необходимо последовательно устанавливать значение тока нагревателя, указанное построчно в таблицах. Обеспечить выдержку времени, необходимую для прогрева датчика. Признаком такого прогрева будет неизменность показаний основного табло многоканального термометра сначала на канале 3, а затем на канале 4.
По данным табл.1 для каждого датчика строим зависимости I=f(I) и T=f(I), где I – значение тока регулятора температуры нагрева датчика.
Практические пределы применения наиболее распространенных устройств для промышленных измерений температур.
Термометрическое свойство |
Наименование устройства |
Пределы длит. пр. |
|
нижний |
верхний |
||
Тепловое расширение |
Жидкостные стеклянные термометры |
-190 |
600 |
Изменение давления |
Монометрические термометры |
-160 |
600 |
Изменение электрического сопротивления |
Электрические термометры сопротивления. Полупроводниковые термометры (термисторы, теморезисторы) |
-90 |
180 |
Термоэлектрические эффекты /термоЭ.Д.С./ |
Термоэлектрические термометры Термопары/стандартизированные Термоэлектрические термометры Термопары/специальные |
1300 |
2500 |
Тепловое излучение |
Оптические тпирометры Радиационные пирометры Фотоэлектрические пирометры Цветовые пирометры |
700 20 600 1400 |
6000 3000 4000 2800 |