Испытание датчиков температуры

Лабораторная работа №8

«Испытание датчиков температуры»

Цель работы: Определение погрешности встроенного в электронагреватель (394.2) датчика температуры с помощью термопреобразователя сопротивления ТС125-50М.В2.60.

Определение характеристик.

- термоэлектрического преобразователя ТПК225-010.80;

- датчика температуры LM60;

- полупроводникового терморезистора КТ110.

Перечень аппаратуры

Краткие теоретические сведения о металлических и п/п терморезисторах и термопарах

Порядок выполнения работы

1 .Изучить блок электронагревателя.

Блок электронагревателя (рисунок - 1) используется для тестирования датчиков температуры. Блок позволяет задать и автоматически поддерживать температуру нагревателя. В блоке установлен маломощный источник +5 В для питания микросхемы датчика температуры и иных устройств.

Рисунок - 1.Лицевая панель блока электронагревателя (394.2).

1 – отверстие нагревателя;

2 – измеритель-регулятор температуры;

3 – индикатор текущего значения температуры нагревателя (PV);

4 – индикатор заданного значения температуры нагревателя (SV);

5,6,7 – кнопки управления регулятором температуры;

8 – выключатель питания;

9 – гнезда источника питания +5 В.

Слева от индикаторов 3 и 4 (рисунок - 1) на лицевой панели регулятора температуры установлены 4 светодиода

K1 – включен при нагреве;

K2 – не используется;

AL – индикатор превышения предельных значений (не используется).

RS – индикатор режима автоматического регулирования. Должен быть включен для нормальной работы блока в режиме автоматического регулирования. При выключении автоматического регулирования (см. ниже) прибор работает только как индикатор температуры нагревателя.

Задание температуры электронагревателя.

1. Нажать одну из кнопок управления 5 или 6 регулятора температуры 2 (рисунок - 1).

Начинает мигать индикатор заданного значения температуры нагревателя
(SV, зеленый индикатор 4, рисунок - 1).

2. Для изменения заданного значения температуры повторно нажать кнопки 5 (уменьшение) или 6 (увеличение температуры). Удержание кнопки в течении некоторого времени включает режим автоматического ускоренного изменения значения. В процессе установки индикатор продолжает мигать.

3. После установки требуемого значения температуры необходимо однократно нажать кнопку 7 (рисунок - 1). Мигание индикатора 4 (рисунок - 1) прекращается. Температура задана.

При выполнении экспериментов рекомендуется начинать с низких значений температуры (на 5…10° выше комнатной) и постепенно повышать её величину до 100° С, т. к. остывание электронагревателя происходит гораздо медленнее его нагрева.

Включение (отключение) режима автоматического регулирования.

При включении питания электронагревателя режим автоматического регулирования выключен. При выполнении экспериментов целесообразно задать начальное значение температуры и, после этого, включить режим автоматического регулирования.

Переключение ежима автоматического регулирования:

1. Однократно нажать кнопку 7 (рисунок - 1) регулятора температуры. На индикаторе 3 (красный, PV) отобразиться надпись «r-S». На индикаторе 4 (зеленый, SV) текущее состояние регулятора «StoP» (СТОП) или «rUn» (РАБОТА).

2. Для изменения состояния регулятора нажать любую из кнопок 5 или 6 – индикатор 4 начнет мигать. Повторное нажатие кнопки 5 или 6 переключит режим («StoP»↔«rUn»).

3. Нажатие кнопки 7 фиксирует выбранное значение (индикатор 4 не мигает). Повторное нажатие кнопки 7 возвращает регулятор температуры в исходное состояние – на индикаторе отображаются текущее и заданное значения температуры. Светодиод RS сигнализирует о состоянии регулятора: включен – режим «rUn» (РАБОТА), выключен - «StoP» (СТОП).

Подробно режимы работы измерителя-регулятора температуры ТР441 и порядок его программирования описаны в литературе: «Измерители-регуляторы температуры ТР440 и ТР441. Руководство по эксплуатации» ТАЛС.405111.040 РЭ. (Файл TR440_TR441_doc_020607.pdf записан на компакт-диске с документацией). При выполнении экспериментов любые изменения параметров регулятора температуры, кроме указанных выше, не допускаются.

2 .Собрать схему электрического соединения .

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

При выполнении работы используется электронагреватель А7 (394.2) рисунок - 1.В блок встроен нагреватель с измерителем-регулятором температуры. Испытываемый датчик вставляется в отверстие на лицевой панели нагревателя и с помощью мультиметра измеряется его выходное напряжение или сопротивление.

Схемы электрические соединений при испытании датчиков температуры показаны на рисунок - 2, 3 и 4.

Рисунок - 2. Схема электрическая соединений при
испытании термопреобразователя сопротивления
и термоэлектрического преобразователя.

Термопреобразователь сопротивления ТС125-50М.В2.60 подключается по схеме рисунок - 2. Мультиметр MY65 измеряет сопротивление термопреобразователя.

Термоэлектрический преобразователь ТПК225-010.60 (термопара) подключается по схеме рисунок - 2. Мультиметр MY65 измеряет напряжение термопары (предел 200 мВ постоянного тока).

Рисунок - 3 Схема испытания полупроводникового терморезистора КТ110.

Полупроводниковый терморезистор КТ110 подключается по схеме рисунок - 2. Мультиметр MY65 измеряет сопротивление терморезистора.

Рисунок - 3. Схема подключения датчика температуры LM60.

1 – питание +5 В (красный провод, штырь 2 мм);

2 – питание 0 В (синий провод, штырь 2 мм);

3 – выход датчика (черный провод, штырь 4 мм);

4 – выход 0 В (синий провод, штырь 4 мм);

Датчик температуры LM60 подключается по схеме рисунок - 3. Провода питания 1 (+5 В, тонкий красный) и 2 (0 В, тонкий синий, рисунок - 4) подключаются к соответствующим гнездам источника питания («+5 В» и «0 В») на лицевой панели электронагревателя А7 (394.2). Выходное напряжение датчика (черный толстый провод 3 – выход, синий толстый провод 4 – 0 В, рисунок - 4) подключаются к гнездам измерения напряжения мультиметра MY65.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А3, А7.

3 .Провести испытания датчиков.

Указания по проведению эксперимента.

• Проверьте схему электропитания блоков А7, А3 и G1. Убедитесь, что выключатели «СЕТЬ» этих блоков отключены.

• Соедините блоки в соответствии со схемой электрической соединений рисунок - 1, 2 или 3 в зависимости от типа испытываемого датчика.

• Выберите значения температуры, при которых Вы хотите измерить сигналы датчиков. Из-за инерционности нагревателя целесообразно выбрать не более 5…7 точек в диапазоне температур до 100°С. Начальное значение – комнатная температура.

• Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

• Включите выключатель «СЕТЬ» блоков А7 (394.2) и А3 (509.3). Внимание! Мультиметр MY65 (блок 509.3) неработоспособен, если он включен при нажатой кнопке «HOLD». Кнопку «HOLD» необходимо отжать.

• При включении питания автоматический режим регулятора температуры электронагревателя выключен. Установите требуемую температуру (см. раздел 1.3). Включите автоматический режим регулятора температуры. Начнется разогрев нагревателя (включены светодиоды индикаторов K1 и RS).

• Измерьте сигналы датчиков при комнатной температуре (схемы рисунок - 2…3). Для исключения нагрева датчиков от рук их необходимо брать за корпус вблизи выводов. Из-за равенства температур «холодного» и «горячего» спаев термоэлектрического преобразователя (термопары) его э.д.с. равна 0, а показания мультиметра, измеряющего эту э.д.с. могут быть нестабильны.

• После стабилизации температуры нагревателя вблизи заданного значения поочередно вставьте каждый из датчиков в отверстие нагревателя до упора. Выждите 2..3 минуты для стабилизации температуры и измерьте выходной сигнал датчика.

• Задайте следующее значение температуры, дождитесь её стабилизации и повторите измерения сигналов датчиков. При высоких температурах датчиков будьте осторожны: не касайтесь рабочей части датчика, извлеченного из нагревателя.

• По результатам измерений постройте графики зависимостей напряжения или сопротивления датчиков от температуры.

• По завершении измерений отключите питание всех блоков.

• По результатам испытания термопреобразователя сопротивления ТС125-50М.В2.60 определите погрешность измерения температуры встроенным датчиком электронагревателя. Для этого рассчитайте для каждого измеренного значения сопротивления ТС125-50М.В2.60 соответствующую ему температуру датчика по соотношению.

4. Оформить отчет.

Отчет должен содержать :

1 Цель работы

2 Перечень аппаратуры

3 Электрическую схему соединения

4 Таблицу и результаты измерения

5 Вывод.

Вопросы для самопроверки :

1. Перечислить функции блоков.

2 .Перечислить режимы работ термопреобразователя сопротивления
и термоэлектрического преобразователя.

3.Перечислить режимы работ полупроводникового терморезистора КТ110.

5. Вывод.

Литература:

1.Шишмарев В. Ю. Ш657 Типовые элементы систем автоматического управления : Учебник для сред. проф. Образования / Владимир Юрьевич Шишмарев . – М.: Издательский центр «Академия » , 2004.

2.Келим Ю. М. К32 Типовые элементы систем автоматического управления. Учебное пособие для студентов учреждения среднего профессионального образования . – М.: ФОРУМ : ИНФРА – М, 2004.

3.Берекашвили . В.Ш. Б48 Электронная техника : Учеб. Пособие для студ. сред. проф. Образования / В.Ш. Берекашвили , А.К.Черепанов. - М.: Издательский центр « Академия »,2005.

4.Красногорцев.И.Л. Датчики технологических параметров . Руководство по выполнению базовых экспериментов. ДТП.002 РБЭ ( 940.1 ) / под. ред. П.Н. Сенигова. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника », 2008.