- •Лекция 1 введение
- •Лекция 2 Дискретные системы управления и их преимущества
- •2.1 Структура дискретной системы управления.
- •2.2 Выбор аппаратной части цф
- •2.3 Выбор языка программирования цф
- •2.4 Методы перехода к дискретной передаточной функции.
- •Лекция 3 использование z и w - преобразования
- •Лекция 4 способы программирования дискретной передаточной функции
- •4.1 Параллельное и последовательное программирование
- •4.2 Непосредственное программирование
- •4.3 Реализация цф в виде подпрограмм
- •Лекция 5 анализ и синтез дискретных су
- •5.1 Обеспечение заданной точности
- •5.2. Обеспечение заданного запаса устойчивости
- •Цифровые системы с экстраполятором первого порядка
- •Лекция 6 Расчет корректирующих средств
- •6.1. Расчет непрерывных корректирующих средств
- •Можно принять
- •6.2. Расчет дискретных корректирующих средств
- •Дискретная частотная передаточная функция
- •Переход к передаточной функции цвм дает
- •Типовые последовательные дискретные корректирующие звенья
- •Лекция 7 разработка микропроцессорных средств (мпс) дискретных су
- •7.1 Регистровая алу. Базовая структура ралу.
- •7.2 Регистровая алу разрядно-модульного типа
- •7.3 Наращивание разрядности обрабатываемых слов
- •7.4 Однокристальные ралу
- •Лекция 8 устройства микропрограммного управления микропроцессорных су
- •8.1 Устройства управления на жёсткой логике
- •Блок (узел) микропрограммного управления (бму).
- •8.2 Эмуляция системы команд (архитектуры) микро эвм посредством программирования
- •Лекция 9 модули памяти микропроцессорных су
- •9.1 Особенности и принцип построения озу
- •Статические озу
- •Динамические озу
- •9.2 Особенности и принципы построения пзу и ппзу
- •9.3 Организация и применение стековой памяти
- •Лекция 10 модули памяти микропроцессорных су(продолжение)
- •10.1. Классификация зу микро-эвм
- •10.2. Функциональные схемы озу, пзу, ппзу
- •10.2.1. Функциональные схемы озу
- •10.3. Организация многокристальной памяти
- •Лекция 11 основы реализации многопроцессорных систем
- •Лекция 12 основы реализации многопроцессорных систем (Продолжение)
- •Лекция 13 особенности разработки аппаратных средств
- •Разработка аппаратных средств мпу
- •Особенности и принципы построения разрядно - модульных микропроцессоров
- •Лекция 14 аналого-цифровые преобразователи
- •14.1 Обеспечение совместимости объекта измерения с процессором по форме представления информации
- •14.1.1 Основные операции аналого-цифрового преобразования
- •14.1.2 Алгоритмы аналого-цифрового преобразования и структуры
- •14.2 Оптимизация выбора бис ацп и бис цап микропроцессорных средств.
- •Лекция 15 датчики
- •15.1. Первичные преобразователи (датчики)
- •15..2. Свойства и разновидности измерительных преобразователей
- •15.3. Измерительные цепи
- •15.4. Контактные резистивные преобразователи
- •Лекция 16 датчики (Продолжение)
- •16.1. Реостатные и потенциометрические преобразователи
- •16.2. Электромагнитные первичные преобразователи
- •Лекция 17 датчики и исполнительные приводы
- •17.1. Ёмкостные первичные преобразователи
- •17.1.2. Пьезоэлектрические преобразователи
- •17.1.3. Тензометрические преобразователи
- •17.1.4. Оптические преобразователи
- •17.1.5. Тепловые преобразователи
- •17.1.6. Терморезисторы
- •117.2 Исполнительные приводы
- •Лекция 18 Промышленные контролеры
- •Лекция 19 Промышленные контролеры (Продолжение)
- •19.1 Локальные промышленные сети
- •19.2 Общие принципы построения промышленных контроллеров
- •19.3 Особенности распределенной системы управления
- •Лекция 20 типовые структуры су с эвм
- •2. Для автоматических систем характерна замена человека в контуре
- •Лекция 21 Дискретные системы управления на основе малых локальных сетей
- •Лекция 22 дискретные системы управления с параллельной обработкой данных
- •Лекция 23 многопроцессорные дискретные системы управления с общей памятью
- •Лекция 24 перспективы развития и внедрения дискретных су
- •Лекция 25 модели связи и архитектуры памяти
17.1.6. Терморезисторы
Известно, что большинство металлов и полупроводников меняют при нагреве электрическое сопротивление. Химически
Истые металлы, как правило, обладают положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), т.е. с ростом
температуры их сопротивление растет. В интервале температур 0...100 °С ТКС составляет 0,35...0,68 %/К.
Для измерения температур используются материалы, обладающие:
большим ТКС;
стабильным по времени ТКС;
линейной зависимостью сопротивления от температуры (постоянным по температуре ТКС);
большим удельным сопротивлением;
хорошей воспроизводимостью (малым разбросом свойств термосопротивлений при изготовлении);
устойчивостью к воздействиям окружающей среды.
В первую очередь таким требованиям удовлетворяет платина. Из-за низкой стоимости получили широкое распространение термосопротивления из меди, вольфрама и никеля.
Зависимость сопротивления платиновых терморезисторов от температуры выражается соотношениями:
в диапазоне 0...650 °С
где —сопротивление терморезистора при (для проволоки, используемой при изготовлении терморезисторов); — температура ; в диапазоне -200...0 °С
где и — те же;
Для медного терморезистора в интервале температур -50... + 180°С можно пользоваться зависимостью
или
или
где
Если бы формула была верна для любых температур, то при возникла бы сверхпроводимость , чего в реальности не происходит.
Сопротивление медного терморезистора при температуре и известном сопротивлении вычисляется по формуле
100
Дешевые медные терморезисторы можно применять до температур порядка 200 °С в атмосфере, свободной от влажности и коррозирующих газов. При введении нелинейной температурной поправки их можно использовать для измерения температур вплоть до 260 °С.
Промышленные платиновые терморезисторы работают в диапазоне температур 200...650 °С (известны случаи использования их при температурах 264... 1000 °С).
Никелевые терморезисторы обладают высоким сопротивлением и, как следствие, высокой разрешающей способностью, однако при температурах выше 100 °С их характеристика становится нелинейной, а при 300 °С и выше ТКС становится неоднозначным. Медные и никелевые терморезисторы выпускают в стеклянной герметизирующей изоляции, что повышает стабильность их характеристик и коррозионную стойкость.
Вольфрамовые терморезисторы применяют до температур порядка 400 °С (при более высоких температурах металл окисляется). Некоторые характеристики основных металлов, применяемых при изготовлении терморезисторов, приведены в табл. 4.
Таблица 4
Термометры сопротивления являются одними из наиболее точных преобразователей температуры. Так, платиновые терморезисторы позволяют измерять температуру с погрешностью порядка 0,001 °С.
Выпускают промышленные проволочные терморезисторы (термометры сопротивления) двух типов: платиновые ТСП и медные ТСМ. Их характеристики приведены в табл. 5.
Таблица 5
Чувствительный элемент термометра сопротивления, выполненный в виде спирали или катушки на слюдяном (ТСП) или пластмассовом (ТСМ) каркасе, помещен в герметический корпус Из металлической гильзы с резьбовым штуцером и головкой с че-
Рисунок 17.22 - Платиновый термометр сопротивления:
1 — проволока; 2 — пластина; 3 — серебряная полоска; 4 — слюдяные накладки;
5 — катушка; 6 — серебряные выводы; 7 — защитный чехол
тырьмя выводами для подключения к измерительной цепи двух-, трех- или четырехпроводной линией.
Платиновые термометры ТСП изготавливаются с сопротивлением при Ом (так называемая градуировка 20) для измерения температур , и с и для температур от 200...500 "С.
Медные термометры ТСМ изготавливаются с или
для измерения температур в диапазоне —50... + 180 °С. На рис. 22 приведено устройство платинового термометра сопротивления. Платиновая проволока 1 намотана на слюдяную пластину 2 с нарезкой. Снаружи проволока накрыта слюдяными накладками 4 и закреплена серебряной полоской 3. Катушка 5 и серебряные выводы 6 помещены в металлический
защитный чехол 7.
Рисунок 17.23 - Зависимость сопротивления от температуры для кобальто-во-марганцевого термистора типа КМТ и медного терморезистора
Полупроводниковые терморезисторы (термисторы) из германия, индия, смеси меди с марганцем (тип ММТ), смеси кобальта с марганцем (тип КМТ) обладают по сравнению с металлическими терморезисторами меньшими габаритными размерами и большим ТКС. Рабочий температурный диапазон составляет -60... +300 "С. С ростом температуры сопротивление падает , причем зависимость сопротивления от температуры существенно нелинейна.
На рис. 23 для сравнения приведена температурная зависимость для меди и полупроводника, хорошо аппроксимируемая формулой
где — коэффициент, имеющий размерность сопротивления; — коэффициент, имеющий размерность температуры; — абсолютная температура в .
Коэффициенты и , как правило, не зависят от температуры и определяются экспериментально.
Если и неизвестны, но известны и при температурах и , то для температуры
Полупроводниковые терморезисторы имеют номинальное сопротивление в диапазоне , предельная рабочая температура медно-марганцевых термисторов (ММТ) — 120 °С, ко-бальтово-марганцевых термисторов (КМТ) — 180 "С.
Основным недостатком полупроводниковых терморезисторов (помимо нелинейной характеристики) является значительный разброс от образца к образцу как номинального сопротивления , так и постоянной . Это требует индивидуаль-
ной градуировки преобразователей, что затрудняет их массовое использование.
Конструктивное исполнение терморезисторов может быть различным. Металлические терморезисторы часто выполняют подобно тензорезисторам (см. рис. 3.17, а) в виде высокотеплопроводной подложки 1, чувствительного элемента из медной или платиновой проволоки 2 и выводных электродов' 3.
Серийно выпускаемые полупроводниковые терморезисторы внешне подобны обычным высокоомным резисторам. Они состоят из полупроводникового стержня (или таблетки), покрытого краской или герметичной металлической или стеклянной оболочкой диаметром 3... 7 мм и металлических выводных проводников. На рис. 3.29 приведены примеры конструкций термисторов, состоящих из полупроводникового стержня 7, контактных колпачков 2 с токоотводами 3. Стержень 1 часто защищается фольгой 4 и стеклянным изолятором 6 и помещается в корпусе 5.
В качестве измерительных цепей для термосопротивлений, как правило, используют обычные неравновесные мосты. Во избежание нагрева чувствительного элемента измерительным током напряжение питания моста выбирается в диапазоне 1,5...5 В, обеспечивающее ток через элемент порядка нескольких миллиампер.
Особенностью металлических термосопротивлений является сравнительно узкий диапазон изменения и малое сопротивление
Рисунок 17.24 - Конструкции термисторов: контактный колпачок; 1 — стержень; 2 - 3 — токоотвод; 4 — фольга; 5 — корпус; 6 — стеклянный изолятор
чувствительного элемента, что требует учета сопротивления соединительных проводов и изменения при их нагреве. Например, если используется медный терморезистор с сопротивлением
совместно с медной соединительной линией сопротивлением , то изменение общего сопротивления цепи
Рисунок 17.25 - Схема включения терморезистора
Относительная погрешность за счет нагрева линии составит , т. е. около 10 %.
Уменьшение погрешности за счет сопротивления линии возможно путем включения их по четырехпроводной линии связи, соединяющей чувствительный элемент с измерительным мостом. На рис. 3.30 приведена схема включения терморезистора , когда сопротивления проводов и одинаково влияют на сопротивление плеч моста и
, компенсируя друг друга (сопротивление линии питания вызывает