4. Расчёт выбранной схемы
Примем для расчета следующие исходные данные:
-заданный диапазон температуры от +20 до +90 градусов Цельсия;
-для данного диапазона температуры выбран датчик температуры – термометр сопротивления типа ТСМ 23 градуировки;
-стандартная градуировочная шкала для электронного автоматического моста типа КСМ 4 выбрана от -50 до 100 0С при работе его с термометром сопротивления типа ТСМ (23 градуировки);
-параметры настройки измерительной схемы моста при использовании стандартной шкалы (от -50 до 100 0С) имеют следующие значения: RЛ = 2,5 Ом; RД = 5,5 Ом; R2 = R3 = 300 Ом; RБ = 450 Ом; RП =12,9 Ом; RРШ = 100 Ом; RПР = 27,82 Ом; R1 =73,91; Rt(min) = 41,71 Ом; Rt(max) = 75,58 Ом; U0 = 6,3 B.
Необходимо пересчитать параметры настройки измерительной схемы моста, которые бы обеспечивали изменение положения показателя шкалы в пределах всей шкалы при заданном диапазоне изменения температуры
от +20 0С до 90 0С.
Принимаем для расчета: RЛ=2,5 Ом; RД=5,5 Ом; R2=R3=300 Ом; RБ=450 Ом.
По градуировочной таблице П5 (см. приложение) определяем:
Rt(min) = 50,74 Ом; Rt(max) = 73,32 Ом.
Определяем приведенное эквивалентное сопротивление реохорда RПР по формуле:
,
(4.1)
где
(4.2)
(4.3)
Определяем резистивное сопротивление R1:
(4.4)
Определяем сопротивление RП, определяющее верхний предел изменения сопротивления датчика температуры:
(4.5)
Затем определяем напряжение на питающей диагонали моста UП, при Rt= Rt(min):
(4.6)
И после этого находим соответствующее значение тока в цепи включения реохорда:
(4.7)
Сравниваем это значение тока с предельно допустимым значением тока IMAX:
Неравенство выполняется. Аналогично находим значение тока в цепи включения реохорда используя формулы (4.6) и (4.7) при Rt= Rt(max):
определяем его отношение к значению тока при Rt= Rt(min):
и сравниваем это отношение с предельно допустимым значением
В рассматриваемом случае условие выполняется, поэтому можно полученные расчетные значения считать найденными. Проверим градуировку шкалы, для этого рассчитаем значения UВЫХ (напряжение на выходе измерительной схемы) при различной температуре в заданном диапазоне температуры. Составим таблицу (см. таблица 4.1) и построим гравик функции UВЫХ=f(Rt) – рисунок 4.1.
Таблица 4.1
0С |
Rt, Ом |
UП, В |
UВЫХ, В |
20 |
57,52 |
1,839 |
0,046 |
30 |
59,77 |
1,843 |
0,055 |
40 |
62,03 |
1,847 |
0,064 |
50 |
64,29 |
1,851 |
0,072 |
60 |
66,55 |
1,855 |
0,081 |
70 |
68,81 |
1,859 |
0,090 |
80 |
71,06 |
1,863 |
0,098 |
90 |
73,32 |
1,867 |
0,107 |
Рисунок
4.1
Из градуировочного гравика (см. рис. 4.1) видно равномерную линейную зависимость выходного напряжения UВЫХ от температуры (т.к. термосопротивление зависит от температуры), откуда можно сделать вывод о правильности расчета параметров схемы моста. Принципиальная схема автоматического уравновешеноого моста КСП 4 привидина в приложении стр. 28.