Курсовая работа: Устройство терморегулятора и его виды

Термометр сопротивления и провода, соединяющие его со вторичным прибором, включены последовательно. Обычно используются медные провода, сопротивление которых зависит от их температуры. Температурные изменения сопротивления проводов приводят к погрешности измерения температуры.

Вторичные преобразователи термометров сопротивления выполняются такими, чтобы максимально уменьшить эту погрешность. Если требуется наибольшая точность измерения температуры, например при метрологических работах, используется компенсационная схема. По этой схеме применяют четырехзажимные платиновые терморезисторы. Два провода используются для подвода тока, а два других служат для измерения падения напряженияна термочувствительной обмотке. Падение напряженияизмеряется с помощью потенциометра. Измеряется также падение напряжения U₀ на образцовой катушке. Сопротивление терморезистора при этом равно

(3)

Благодаря компенсационному методу измерения отсутствует падение напряжения на проводах, соединяющих термометр с потенциометром, и их сопротивление не влияет на результат измерения.

В менее ответственных случаях для измерения сопротивлений терморезисторов используются мосты: в лабораторной практике - с ручным уравновешиванием, в производственных условиях - автоматические.

Термометр сопротивления может подключиться к мосту с помощью двух- или трехпроводного кабеля. Двухпроводный кабель дешевле, однако при его использовании сопротивления обоих проводов включаются последовательно с термометром в одно плечо. Токоведущие жилы кабеля выполнены из медного провода: при изменении температуры их сопротивление изменяется, что вносит погрешность в измерение. Двухпроводный кабель используется в тех случаях, когда его температура постоянна и погрешность, обусловленная ее изменением, незначительна.

При включении термометра по трехпроводной схеме по одной жиле кабеля к термометру подводится напряжение питания. К плечам моста термометр подсоединяется с помощью двух других жил, включенных в смежные плечи моста. Одинаковые изменения их сопротивлений практически не разбалансируют мост. Таким образом, исключается погрешность, которая могла бы быть при изменении температуры кабеля.

В качестве вторичных приборов для термометров сопротивления в промышленности применяются также логометрические приборы.

Сопротивление терморезистора определяется его температурой. Последняя зависит не только от температуры окружающей среды, но и от проходящего по нему тока. Перегрев медного термометра током не должен превышать 0,4 t⁰ С, а платинового - 0,2 t⁰ С. Для этого ток не должен превосходить 10 - 15мА.

Краткие характеристики платиновых термодатчиков представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Краткие характеристики платинового термодатчика.

Тип чувствительного элемента	M-FK1020 class B или M-FK422 class B
Стандарт	DIN EN60751 (в соответствии c IEC751)
Габариты M-FK1020	9.5 х 1.9 х 0.9мм
Габариты M-FK422	4 х 2.2 х 0.8мм
Сопротивление чувствительного элемента R0 при 0°С*	1000 Ом
Диапазон рабочих температур*	от - 70°С до +500°С
Допустимый измерительный ток для M-FK1020	от 0.3мА до 1.0мА
Допустимый измерительный ток для M-FK422	от 0.1мА до 0.3мА
Долговременная стабильность (дрейф R0 )	0.04% после 1000ч на500°С
Виброустойчивость	до 40g на частотах 10-2000Гц
Ударная прочность (при импульсе колоколообразной формы 8мс)	до 100g
Условия эксплуатации	сухая неагрессивная среда
Сопротивление изоляции*	>10МОм на 20°C; >1МОм на 500°С
Время отклика при помещении чувствительного элемента в поток среды с температурой t°	в поток воды v = 0.4м/с t 0.5 = 0.2с; t 0.9 = 0.4с в поток воздуха v = 1м/с t 0.5 = 4.2с; t 0.9 = 12.7с
Длина сигнальных проводов	2 - 2.5м

* Характеристики указаны без учета присоединенных сигнальных проводов.

Сигнальные провода и изоляционные втулки допускается нагревать до 300°С долговременно и до 350°С кратковременно (до 5мин). При этом возможно потемнение силиконовых изоляционных втулок.

2. Расчет заданной конструкции

2.1 Расчет резистивного моста

Сопротивление терморезистора определяется его температурой. Последняя зависит не только от температуры окружающей среды, но и от проходящего по нему тока. Перегрев платинового термометра током не должен превышать - 0,2 t⁰ С. Для этого ток не должен превосходить 10 - 15мА. Дальнейший расчет моста будем производить исходя из этого условия.

Для упрощения расчетов положим:

Сопротивление платинового датчика при 0 t⁰ С равно 1 кОм.

Мост сбалансирован, т.е. R₁ = R₂ =1 кОм и R_{3 ( t )} = R₄ =1кОм.

Тогда, чтобы избежать перегрева, общий ток моста не должен превышать 30 мА (по 1 - му закону Кирхгофа). Следовательно:

тогда при I₀ =30 мА, получим:

R₁ =R₂ , следовательно:

Отсюда .

Для обеспечения нормальной работы сопротивления R₁ и R₂ выбираем также равными 1 кОм. Тогда I_общ =15 мА.

В условия сбалансированного моста I₁ =I₂ , тогда по 1 - му закону Кирхгофа I_общ = I₁ +I₂ , следовательно I_общ =2 I₁ , I₁ = I_общ /2=7,5 мА. Тогда U_{R 3 ( t )} =7.5В.

В общем случае имеем: