Федоров С.Н. Основы автоматизациии производственных процессов. Лабораторный практикум
Подождите немного. Документ загружается.
где E
в
(t,0°C) и E
н
(t,0°C) – значения термоЭДС, соответствующие верхнему и
нижнему пределам измерения температуры и определяемые по градуировочной
таблице (справочные материалы, таблица 2.8);
7) занести полученные результаты в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Результаты измерений и расчета погрешностей
№ измерения 1 2 3 4 5
Температура, ºС
E
и
(t, t
0
), мВ
прямой ход
обратный ход
E
д
(t, 0°C), мВ
E
д
(t
0
, 0°C), мВ
E
д
(t, t
0
), мВ
Абсолютная
погрешность,
мВ
прямой ход
обратный ход
Приведенная
погрешность, %
прямой ход
обратный ход
Вариация, мВ
Требования к отчету. Отчет должен содержать:
- цель работы;
- рисунки 2.1, 2.3;
- таблицу 2.3;
- результаты расчета погрешностей;
- выводы.
№ 202
«Изучение термометров сопротивления и электронного автоматического
моста по компьютерной модели»
Цель работы. Изучить принцип действия и конструкцию проводниковых
и полупроводниковых термометров сопротивления, а также работу
электронного автоматического моста.
Описание лабораторной установки. Данная лабораторная установка
является виртуальной и входит в комплекс компьютерных лабораторных работ
31
Центра дистанционного образования ТюмГНГУ (работа № 1 в меню). Порядок
запуска программы приведен в соответствующем разделе.
Порядок выполнения лабораторной работы
Часть 1. Поверка измерительного моста
Основное окно лабораторной работы показано на рисунке 2.13.
Рисунок 2.13 - Основное окно лабораторной работы «Поверка
измерительного моста»
После его появления необходимо выполнить следующие действия:
- выбрать опыт № 1 (клавиша «Опыт 1»);
- выбрать вид преобразователя (список в правой части рабочего окна
«Вид преобразователя»);
- выбрать предел измерений (список в правой части рабочего окна
«Предел измерений»);
- включить гальванометр в сеть (клавиша "Сеть" на панели "Питание
гальванометра");
- при прямом ходе установить эталонное значение сопротивления с
помощью ручек управления магазином сопротивления (ручки переключателей
с номиналами от 100 до 0,001 Ом);
- зафиксировать подобранное значение сопротивления в таблице
(клавиша "Зафиксировать");
- с помощью ручек управления магазином сопротивления подобрать
значение сопротивления таким образом, чтобы значение гальванометра
установилось на «0»;
- зафиксировать результат в таблице (клавиша "Зафиксировать").
32
При обратном ходе действия производятся в том же порядке, при тех же
значениях сопротивления. Результаты измерений переписываются из таблицы
в отчет и используются в дальнейших расчетах.
Часть 2. Снятие кривой переходного процесса ТС
На рисунке 2.14 показано основное окно лабораторной работы для этого
эксперимента.
Рисунок 2.14 - Основное окно лабораторной работы для части 2
После его появления необходимо выполнить следующие действия:
- выбрать опыт № 2 (клавиша "Опыт 2");
- установить регулятор температуры на температуру Т=70ºС
(переключатель "Регулятор температуры");
- нагреть муфельную печь до установленной температуры (клавиша
"Сеть" на панели "Включение печи");
- установить термометр сопротивления в печь (клавиша "Вставить
термометр сопротивления");
- наблюдать за процессом нагрева термометра сопротивления.
После завершения эксперимента перенести результаты измерений из
таблицы в отчет для построения кривой переходного процесса термометров
сопротивления.
Методические указания к выполнению работы
К части 1
Вид преобразователя, диапазон измерения и шаг изменения температуры
задается преподавателем. Эталонное значение сопротивления берется из
33
градуировочной таблицы для заданного типа преобразователя (таблицы 2.10 –
2.12).
Для начала поверки в обратном ходе необходимо последнее значение
прямого хода повторить еще раз – оно будет начальным значением в обратном
ходе.
Полученные данные заносятся в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 – Результаты поверки измерительного моста
Поверяемое
значение
измеряемой
величины,
0
С
Эталонное
значение
сопротивлен
ия
преобразоват
еля R
t
, Oм
Экспериментально
подобранное значение
сопротивления R
э
, Ом
Погрешность поверяемого прибора
прямой ход обратный
ход
абсолютная Δ, Ом приведенная γ,
%
прямой ход обратный
ход
Абсолютная и приведенная погрешности определяются по формулам
%100*;
minmax
tt
tэ
RR
RR
Приведенная погрешность определяется для максимального по модулю
значения абсолютной погрешности.
В выводах необходимо указать, какому классу точности соответствует
исследованный измерительный мост.
К части 2
Результаты эксперимента заносятся в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Результаты определения переходной характеристики ТС
t, сек 0 30 60 …
T,
0
С
По полученной характеристике необходимо рассчитать значение
постоянной времени Т (это время, за которое выходной сигнал достиг бы
нового установившегося значения, если бы изменялся с постоянной скоростью,
равной начальному значению). Обычно за Т принимают время, за которое
выходная величина y достигает уровня y = 0.632y
0
, где у
0
– установившееся
значение выходной величины.
Требования к отчету. Отчет должен содержать:
- цель работы;
34
- рисунок 2.8;
- таблицы 2.4 и 2.5 с результатами экспериментов;
- результаты расчетов;
- переходную характеристику ТС и значение постоянной времени Т;
- выводы по работе.
№ 203
Изучение термопары и автоматического потенциометра
по компьютерной модели
Цель работы. Провести поверку автоматического потенциометра,
определить погрешность поверяемого прибора; снять кривую разгона
термопары.
Описание лабораторной установки. Данная лабораторная установка
является виртуальной и входит в комплекс компьютерных лабораторных работ
Центра дистанционного образования ТюмГНГУ (работа № 2 в меню). Порядок
запуска программы приведен в соответствующем разделе.
Порядок выполнения лабораторной работы
Часть 1. Поверка потенциометра
Основное окно лабораторной работы для этого эксперимента показано
на рисунке 2.15.
После его появления необходимо проделать следующие действия:
- выбрать опыт № 1 (клавиша "Опыт 1");
- выбрать вид термопары (список в правой части рабочего окна «Вид
термопары»);
- выбрать предел измерений (список в правой части рабочего окна
«Предел измерений»);
- включить потенциометр в сеть (клавиша "Сеть" на панели "питание
потенциометра");
- при прямом ходе установить эталонное значение напряжения с
помощью ручек управления магазином сопротивления (ручки переключателей
с номиналами от 100 до 0,1 мВ);
- нажать на клавишу «Грубо», с помощью ручек управления магазином
сопротивления подобрать значение напряжения таким образом, чтобы значение
гальванометра установилось на «0»; нажать на клавишу «Точно» и повторить
уравновешивание;
- еще раз нажать на клавишу «Грубо»;
- зафиксировать подобранное значение напряжения в таблице (клавиша
"Зафиксировать").
При обратном ходе действия производятся в том же порядке и при тех же
значениях напряжения, как при прямом.
35
Результаты измерений переносятся в отчет и используются в
дальнейших расчетах.
Часть 2. Снятие кривой переходного процесса термопары
Основное окно лабораторной работы для этого эксперимента показано на
рисунке 2.16.
Рисунок 2.15 - Основное окно лабораторной работы для поверки
потенциометра
36
Рисунок 2.16 - Основное окно лабораторной работы для снятия кривой
переходного процесса термопары
После его появления необходимо проделать следующие действия:
- выбрать опыт № 2 (клавиша "Опыт 2");
- установить регулятор температуры на температуру Т = 80 ºС
(переключатель "Регулятор температуры");
- нагреть муфельную печь до установленной температуры (клавиша
"Выкл.");
- установить термопару в печь (клавиша "Вставить термопару");
- наблюдать за процессом нагрева термопары;
- записать результаты измерений в таблицу в отчете для построения
кривой переходного процесса термопары.
Методические указания к выполнению работы
К части 1
Вид термопары, предел измерения и шаг изменения температуры
задается преподавателем. Эталонное значение термоЭДС берется из
градуировочной таблицы для заданного вида термопары (таблицы 2.8– 2.9).
Для начала поверки в обратном ходе необходимо последнее значение
прямого хода повторить еще раз – оно будет начальным значением в обратном
ходе.
Полученные данные заносятся в таблицу 2.6.
Таблица 2.6 – Результаты поверки автоматического потенциометра
Поверяемое
значение
измеряемой
величины,
0
С
Эталонное
значение
термоЭДС Е,
мВ
Экспериментально
подобранное значение
термоЭДС Е
э
, мВ
Погрешность поверяемого прибора
прямой ход обратный
ход
абсолютная Δ, мВ приведенная γ,
%
прямой ход обратный
ход
Абсолютная и приведенная погрешности определяются по формулам
%100*;
minmax
EE
ЕE
э
Приведенная погрешность определяется для максимального по модулю
значения абсолютной погрешности.
В выводах необходимо указать, какому классу точности соответствует
исследованный автоматический потенциометр.
37
К части 2
Результаты эксперимента заносятся в таблицу 2.7.
Таблица 2.7 – Результаты определения переходного процесса термопары
t, сек 0 30 60 …
T,
0
С
По полученной характеристике необходимо рассчитать значение
постоянной времени Т (это время, за которое выходной сигнал достиг бы
нового установившегося значения, если бы изменялся с постоянной скоростью,
равной начальному значению). Обычно за Т принимают время, за которое
выходная величина y достигает уровня y = 0.632y
0
, где у
0
– установившееся
значение выходной величины.
Требования к отчету. Отчет должен содержать:
- цель работы;
- рисунок 2.5;
- таблицы 2.6 и 2.7 с результатами экспериментов;
- результаты расчетов;
- кривую переходного процесса термопары и значение постоянной времени Т ;
- выводы по работе.
Справочные данные
В таблицах 2.8 и 2.9 приведены градуировочные данные для
используемых в лабораторных работах типов термопар, а в таблицах 2.10 – 2.12
- термосопротивлений.
Таблица 2.8 – Градуировка термопары типа ТХК
Температу
ра
рабочего
конца
Десятки градусов Цельсия
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Сотни
градусов
Цельсия
ТермоЭДС, мВ
0 0 0,65 1,31 1,98 2,66 3,35 4,05 4,76 5,48 6,18
100 6,95 7,69 8,43 9,18 9,93 10,69 11,46 12,24 13,03 13,84
200 14,66 15,48 16,30 17,12 17,95 18,77 19,60 20,43 21,25 22,08
300 22,91 23,75 24,60 25,45 26,31 27,16 28,02 28,89 29,76 30,62
400 31,49 32,35 33,22 34,08 34,95 35,82 36,68 37,55 38,42 39,29
38
500 40,16 41,03 41,91 42,79 43,68 44,56 45,45 46,34 47,23 48,12
600 49,02 49,90 40,78 51,66 52,53 53,41 54,28 55,15 56,03 56,90
700 57,77 58,64 59,51 60,37 61,24 62,11 62,97 63,83 64,70 65,56
800 66,42 - - - - - - - - -
Таблица 2.9 – Градуировка термопары типа ТХА
Температу
ра
рабочего
конца
Десятки градусов Цельсия
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Сотни
градусов
Цельсия
ТермоЭДС, мВ
0 0 0,397 0,798 1,203 1,612 2,023 2,436 2,851 3,267 3,682
100 4,096 4,509 4,92 5,328 5,735 6,138 6,54 6,941 7,34 7,739
200 8,138 8,539 8,94 9,343 9,747 10,15 10,56 10,97 11,38 11,79
300 12,21 12,62 13,04 13,48 13,87 14,29 14,71 15,13 15,55 15,98
400 16,4 16,82 17,24 17,67 18,09 18,52 18,94 19,37 19,79 20,22
500 20,64 21,07 21,5 21,92 22,35 22,78 23,2 23,63 24,06 24,48
600 24,91 25,33 25,76 26,18 26,6 27,03 27,45 27,87 28,29 28,71
700 29,13 29,55 29,97 30,38 30,8 31,23 31,63 32,04 32,45 2,87
800 32,28 33,69 34,09 34,5 34,91 35,31 35,72 36,12 36,52 36,93
Таблица 2.10 – Градуировочная таблица терморезистора ТСМ (R
0
= 53 Ом)
Температу
ра
Десятки градусов Цельсия
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Сотни
градусов
Цельсия
Сопротивление, Ом
0 53,00 55,26 57,52 59,77 62,03 64,29 66,55 68,81 71,06 73,32
100 75,58 77,84 80,09 82,35 84,61 86,87 89,13 91,38 93,64
39
Таблица 2.11 – Градуировочная таблица терморезистора ТСМ (R
0
= 100 Ом)
Температу
ра
Десятки градусов Цельсия
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Сотни
градусов
Цельсия
Сопротивление, Ом
0 100 104,3 108,5 112,8 117,1 121,3 125,6 129,8 134,1 138,4
100 142,6 146,9 151,1 155,4 159,7 163,9 168,2 172,5 176,7 181
Таблица 2.12 – Градуировочная таблица терморезистора ТСП (R
0
= 50 Ом)
Температу
ра
Десятки градусов Цельсия
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Сотни
градусов
Цельсия
Сопротивление, Ом
0 50 51,95 53,9 55,84 57,77 59,7 61,62 63,54 65,45 67,35
100 69,25 71,15 73,03 74,92 76,79 78,66 80,53 82,39 84,24 86,09
200 87,93 89,76 91,59 93,42 95,24 97,05 98,86 100,7 102,5 104,2
300 106 107,8 109,6 111,3 113,1 114,9 116,6 118,4 120 121,8
400 123,5 125,3 127 128,7 130,4 132,1 133,8 135,5 137,1 138,8
500 140,5 142,2 143,8 135,5 137,1 148,7 150,4 152 153,6 155,2
600 156,9 158,5 160 161,7 163,2 164,8 166,4 168 169,5 171,1
Контрольные вопросы к разделу 2
В чем заключается термоэлектрический эффект?
Как изменится термоЭДС при включении в цепь термопары третьего
проводника?
Как изменится термоЭДС термопары при уменьшении или увеличении
температуры холодных спаев?
Для чего вводится поправка к измеренной термоЭДС термопары при
отклонении температуры холодных спаев от 0°С?
Какие материалы используют при изготовлении электродов
термоэлектрических термометров?
С какой целью используют термоэлектродные удлиняющие провода?
40