1 Теоретические сведения и методика расчёта

1.1 Назначение измерительных преобразователей сопротивления в ток

Измерительные преобразователи сопротивления в ток (далее по тексту - RI-преобразователи) широко применяются во всевозможных технологических процессах, в которых контролируются температурные параметры. Основной функцией RI-преобразователей является приём сигналов от термопреобразователей сопротивления (далее по тексту ТС) и линейное преобразование их в токовые сигналы. Кроме того, к RI-преобразователям в зависимости от условий производства могут предъявляться требования по взрывозащите /5 – 10/, сигнализации и блокировкам.

1.2 Состав ri-преобразователя

1.2.1 Функционально RI-преобразователь состоит из двух частей: нормирующего преобразователя и формирователя выходных сигналов.

1.2.2 Нормирующий преобразователь предназначен для преобразования текущего сопротивления ТС в напряжение и привязки диапазона входных напряжений, соответствующих измеряемым температурам, к нормированным значениям выходного сигнала, а также для линеаризации температурной характеристики ТС.

1.2.3 Формирователь выходных сигналов предназначен для формирования гальванически развязанного с входным сигналом выходного токового сигнала, пропорционального контролируемой температуре, для формирования и усиления дискретных выходных сигналов, сигнализирующих о выходе контролируемого параметра за допустимые пределы, а также для выработки стабилизированных напряжений, питающих электронные узлы RI-преобразователя.

1.2.4 Теоретические сведения и расчёт параметров и узлов RI-преобразователей иллюстрируются фрагментами схемы модуля преобразователя RI-Ex ЮПШИ5.103.013 разработки ОКБ «Белхимавтоматика» г. Могилёва. Перечни элементов преобразователя нормирующего и формирователя выходных сигналов модуля преобразователя RI-Ex ЮПШИ5.103.013 приведены в таблицах А.1 и А.2 приложения А.

1.3 Характеристика входного сигнала

1.3.1 Источником входного сигнала для RI-преобразователя служат ТС Государственной системы промышленных приборов (ГСП), температурные характеристики которых приведены в ГОСТ 6651-94 /4/. ТС характеризуется следующими параметрами.

1. Типом ТС, определяемым материалом чувствительного элемента (ЧЭ).

Наиболее распространёнными типами ТС являются:

• платиновый (ТСП) — с ЧЭ из платины;

• медный (ТСМ) — с ЧЭ из меди;

• никелевый (ТСН) — с ЧЭ из никеля.

Наибольшее распространение получили платиновые и медные ТС.

2) Номинальным значением сопротивления ТС при 0 °С, Ом.

3) Номинальной статической характеристикой преобразования (НСХ).

Пример обозначения НСХ: Pt100,

где Pt – условное обозначение материала ЧЭ;

100 – номинальное сопротивление ТС при 0 °С.

4) Классом допуска — допускаемым отклонением от номинального сопротивления ТС при 0 °С в %.

5) Номинальным значением отношения сопротивления ТС при температуре 100 °С к сопротивлению при 0 °С (W₁₀₀₎.

6) Диапазоном измеряемых температур, °С.

1.3.2 Платиновые ТС имеют нелинейную характеристику зависимости сопротивления от температуры (см. таблицу Б.1 приложения Б). Поэтому при расчёте входной цепи RI-преобразователя для платиновых ТС рекомендуется воспользоваться следующей интерполяционной формулой:

ΔT = (A + B • ΔR) • ΔR, (1)

где — ΔT = T – T₁;

— T – текущее значение контролируемой температуры;

— T₁ – значение контролируемой температуры в начале измеряемого диапазона;

— ΔR = R – R₁;

— R - сопротивление ТС при температуре T;

— R₁ - сопротивление ТС при температуре T₁;

— A и B - коэффициенты интерполяции.

Коэффициенты A и B для требуемого диапазона измерения температуры можно найти с помощью метода наименьших квадратов по табличным значениям, приведённым в приложении ГОСТ 6651-94. В курсовой работе этим коэффициентам для ТС Pt100 можно задать следующие значения:

A = 2,5574;

B = 0,00104.

Подставив значения коэффициентов A и B в формулу (1), получим

ΔT = (2,5574 + 0,00104 • ΔR) • ΔR. (2)

Для ТС Pt50 коэффициенты A и B будут следующие значения:

A = 5,1148;

B = 0,00416.

1.3.3 Медные ТС имеют линейную характеристику зависимости сопротивления от температуры (см. таблицу Б.2 приложения Б). Поэтому при расчёте входной цепи с ТС 100М можно воспользоваться следующей интерполяционной формулой:

ΔT = A • ΔR,

где — ΔT = T – T₁;

— T – текущее значение контролируемой температуры;

— T₁ – значение контролируемой температуры в начале измеряемого диапазона;

— ΔR = R – R₁;

— R - сопротивление ТС при температуре T;

— R₁ - сопротивление ТС при температуре T₁;

• A = 2,3474 - коэффициент интерполяции.