nastawa temperatury Sprawd zany miernik Miernik wzorcowy



Podobne dokumenty
POMIARY TEMPERATURY I

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

Pomiary Elektryczne Wielkości Nieelektrycznych Ćw. 7

Miernik i regulator temperatury

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ BADANIE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

STEROWANY SYMULATOR CZUJNIKÓW TERMOREZYSTANCYJNYCH

M-1TI. PRECYZYJNY PRZETWORNIK RTD, TC, R, U NA SYGNAŁ ANALOGOWY 4-20mA Z SEPARACJĄ GALWANICZNĄ. 2

Przetwornik temperatury RT-01

Pomiar rezystancji metodą techniczną

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych Laboratorium Metrologii I. Grupa. Nr ćwicz.

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

TESTOWANIE CĘGOWYCH LICZNIKÓW KONTROLNYCH

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. (51) Int.Cl.5: G01R 27/02. (21) Numer zgłoszenia:

ZASTOSOWANIE KALIBRATORÓW DO ADIUSTACJI, WZORCOWANIA I SPRAWDZANIA URZĄDZEŃ

Uniwersytet Pedagogiczny

ĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

BEZDOTYKOWY CZUJNIK ULTRADŹWIĘKOWY POŁOŻENIA LINIOWEGO

PRZETWORNIKI POMIAROWE

Laboratorium Metrologii

Termometr LB-471T INSTRUKCJA UśYTKOWANIA wersja instrukcji 1.1

Uśrednianie napięć zakłóconych

PODSTAWY AUTOMATYKI I. URZĄDZENIA POMIAROWE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI. Ćwiczenie nr 1 WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH

PRZYRZĄDY POMIAROWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie

Wejścia analogowe w sterownikach, regulatorach, układach automatyki

PRZETWORNIKI CYFROWO - ANALOGOWE POMIARY, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA.

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

Miernictwo - W10 - dr Adam Polak Notatki: Marcin Chwedziak. Miernictwo I. dr Adam Polak WYKŁAD 10

Liniowe układy scalone. Wykład 2 Wzmacniacze różnicowe i sumujące

POMIARY REZYSTANCJI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

I. O FIRMIE. Jeżeli czegoś nie można zmierzyć, to nie można tego ulepszyć... Lord Kelvin (Wiliam Thomas)

LB-470 Konwerter standardu S300 na wyjście 4..20mA. Wersja 1.1 do współpracy z termohigrometrem LB-710.

PRZETWORNIK PRĄDOWY PP 2000-pH

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Sterowany cyfrowo symulator czujników termorezystancyjnych

Przyrządy i przetworniki pomiarowe

Ćw. 1: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych

DM700I, DM700XI 10 lat gwarancji

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

ZAKŁAD ELEKTRYCZNY Laboratorium Wielkości Elektrycznych Małej Częstotliwości Robert Rzepakowski

PRZETWORNIK TEMPERATURY FLEXTOP 2201

DTR.AT.01. APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA

POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

DTR PICIO v Przeznaczenie. 2. Gabaryty. 3. Układ złącz

Czujniki Rezystancyjne

PRZETWORNIK KONDUKTOMETRYCZNY PP 2000-KI

POMIARY CIEPLNE KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH V. 2011

ANALIZA WPŁYWU WYBRANYCH PARAMETRÓW SYGNAŁU WYMUSZAJĄCEGO NA CZAS ODPOWIEDZI OBIEKTU

Analiza korelacyjna i regresyjna

Research & Development Ultrasonic Technology / Fingerprint recognition DATA SHEETS. Opis karty OPCONZ. optel@optel.

DTR.ATL.GI-22.LI-23 APLISENS PRODUKCJA PRZEMYSŁOWEJ APARATURY POMIAROWEJ I ELEMENTÓW AUTOMATYKI DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA

Przetwornik ciśnienia Rosemount 951 do suchego gazu

Przykład 2. Przykład 3. Spoina pomiarowa

PRZETWORNIK PROGRAMOWALNY T1249

Przetwornik pomiarowy RTD-ADC z czujnikiem PT-100

METROLOGIA EZ1C

Przetworniki AC i CA

Czujniki temperatur, termopary

LB-472 instrukcja użytkownika

PRZETWORNIK KONDUKTOMETRYCZNY PP 2000-K

Kanał automatyki układy wyjściowe

Miernik poziomu cieczy MPC-1

Przetworniki cyfrowo-analogowe C-A CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

SENSORY i SIECI SENSOROWE

1. Zasilacz mocy AC/ DC programowany 1 sztuka. 2. Oscyloskop cyfrowy z pomiarem - 2 sztuki 3. Oscyloskop cyfrowy profesjonalny 1 sztuka

Podstawy elektroniki i metrologii

R 1. Układy regulacji napięcia. Pomiar napięcia stałego.

LB-471P, panel ciśnieniomierza z pętlą prądową 4..20mA INSTRUKCJA UśYTKOWANIA wersja instrukcji 1.1

Czujniki temperatury

Linearyzatory czujników temperatury

(54) (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1 C23F 13/04 C23F 13/22 H02M 7/155

ul. Herbaciana 9, Reguły tel. (22) fax (22)

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna

Komputerowe systemy pomiarowe. Podstawowe elementy sprzętowe elektronicznych układów pomiarowych

Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU

Dla naszego obiektu ciągłego: przy czasie próbkowania T p =2.

Automatyka i sterowania

Termometr oporowy do zastosowań wewnątrz, na zewnętrz pomieszczeń i w wykonaniu kanałowym

Ćwiczenie 2b. Pomiar napięcia i prądu z izolacją galwaniczną Symulacje układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

SiMod-X-(A1) Przetwornik parametrów powietrza z interfejsem RS485 (MODBUS RTU) oraz wyjściem analogowym (dotyczy wersji -A1)

Wzmacniacze różnicowe

Interfejs analogowy LDN-...-AN

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

Temat nr 3: Pomiar temperatury termometrami termoelektrycznymi

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

Liniowe układy scalone. Elementy miernictwa cyfrowego

R X 1 R X 1 δr X 1 R X 2 R X 2 δr X 2 R X 3 R X 3 δr X 3 R X 4 R X 4 δr X 4 R X 5 R X 5 δr X 5

WAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

Czujniki i urządzenia pomiarowe

Interface sieci RS485

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

PRZETWORNIK TEMPERATURY I SYGNAŁÓW STANDARDOWYCH P20 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

2. CHARAKTERYSTYKI TERMOMETRYCZNE TERMOELEMENTÓW I METALOWYCH OPORNIKÓW TERMOMETRYCZNYCH

DTR. GI APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA

ZAKŁAD AUTOMATYKI PRZEMYSŁOWEJ

Laboratorium Podstaw Pomiarów

Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI. Katedra Metrologii i Optoelektroniki. Metrologia. Ilustracje do wykładu

Transkrypt:

ELEKTRONICZNY SYMLATOR REZYSTANCJI II Konferencja Naukowa KNWS'5 "Informatyka-sztukaczyrzemios o" 15-18czerwca25, Z otnikiluba skie Jan Szmytkiewicz Instytut Informatyki i Elektroniki, niwersytet Zielonogórski 65-246 Zielona Góra, ul. Podgórna 5 e-mail j.szmytkiewicz@iie.uz.zgora.pl STRESZCZENIE W celu sprawdzania przyrządów pomiarowych przeznaczonych do współpracy z czujnikami termoelektrycznymi moŝna zastosować dekadę rezystorów wzorcowych, dekadę rezystancyjną z wzorcowym omomierzem lub elektroniczny symulator rezystancji. W artykule porównano wady i zalety trzech rodzajów wzorców oraz przybliŝono konstrukcję i parametry metrologiczne, opracowanych przy współudziale autora jako konstruktora prowadzącego, dekady rezystancyjnej z wzorcowym omomierzem kalibratora typu C43 i elektronicznego symulatora rezystancji - kalibratora typu C45. Dla obu przyrządów przedstawione zostały schematy blokowe i krótko omówiono zasadę działania. 1. WPROWADZENIE Liczną grupą przyrządów kontrolno pomiarowych są i, regulatory, rejestratory temperatury oraz przetworniki pomiarowe temperatury na standardowy sygnał wyjściowy [1] przeznaczone do współpracy z czujnikami termorezystancyjnymi. Czujniki termorezystancyjne są to elementy, których rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury według określonej przez producenta charakterystyki przetwarzania. Do budowy czujników stosuje się trzy podstawowe materiały: platynę, nikiel i miedź. W tabeli 1 zestawiono na podstawie normy EN6751 parametry wybranych czujników termorezystancyjnych reprezentatywnych dla kaŝdej grupy materiałowej. Tab. 1. Parametry wybranych czujników termorezystancyjnych Rodzaj czujnika Zakres Parametry techniczne Dopuszczalna odchyłka [ C] [Ω] [ C] [Ω] Pt1-2... +85 18,52... 39,48 ±,15... ±1,45 ±,6... ±,46 Ni1-6... +18 69,51... 223,1 ±,3... ±1,7 ±,17... ±1,39 Cu1-5... +18 78,7.. 176,68 ±,3... ±,9 ±,13... ±.,4 257

Analizując równania charakterystyk przetwarzania dla poszczególnych termorezystorów moŝna stwierdzić, Ŝe dla Pt1 i Ni1 są to równania nieliniowe. Wejście przyrządów kontrolno pomiarowych współpracujących z czujnikami termorezystancyjnymi moŝna zamodelować jako układ omomierza. Sprawdzenie właściwości metrologicznych toru pomiarowego realizuje się dwoma podstawowymi sposobami: z wykorzystaniem kalibratora temperatury, przez podział toru pomiarowego na dwie części: omomierz i czujnik temperatury i sprawdzenie odpowiednio kalibratorem rezystancji i kalibratorem temperatury. Metoda druga pozornie wydaje się niepotrzebną komplikacją ma ona jednak szerokie zastosowanie w przypadku sprawdzania urządzeń pomiarowych bezpośrednio w miejscu instalacji. Pozwala to na znaczne oszczędności związane z przestojem opomiarowanego obiektu na czas demontaŝu jak i czasami duŝą pracochłonnością samego demontaŝu. MoŜna równieŝ załoŝyć, Ŝe prawdopodobieństwo awarii części elektronicznej omomierza jest znacznie większe niŝ awarii czujnika. W takim przypadku sprawdzenie omomierza na obiekcie lub po demontaŝu jest wykonywane niezaleŝnie od czujnika. Wzorcowanie omomierza moŝna zrealizować z wykorzystaniem dekady rezystorów wzorcowych [2, 3] według schematu połączeń przedstawionym na rys.1a lub z wykorzystaniem wzorcowego omomierza w układzie przedstawionym na rys.1b. Wadą metody pierwszej jest wpływ zmian rezystancji klucza na wartość nastawy a tym samym wpływ na błąd wzorcowania. Ponadto w tej metodzie albo trzeba korzystać z tablic przy przeliczaniu jednostek rezystancji na jednostki temperatury, albo korzystać z dekad rezystancyjnych wyskalowanych w jednostkach temperatury. W drugim przypadku potrzeba stosować oddzielne dekady w zaleŝności od typu czujnika podłączanego na wejście omomierza. Wada metody drugiej jest większa pracochłonność w stosunku do metody pierwszej. temperatury?c Sprawd zany temperatury?c Sprawd zany Ω Miernik wzorcowy b) a) Rys. 1. kłady pomiarowe przy sprawdzaniu termorezystancyjnego a temperatury: a) z dekadą rezystorów wzorcowych, b) z wzorcowym omomierzem 258

W celu uproszczenia procesu wzorcowania w miejsce wzorców zastosowanych w układach pomiarowych przedstawionych na rys.1 moŝna wykorzystać kalibrator rezystancji. Opracowano dwie struktury kalibratorów: otwartą wykorzystującą potencjometr i wzorcowy omomierz, zamkniętą z elektroniczną symulacją rezystancji. 2. KALIBRATOR REZYSTANCJI Z WZORCOWYM OMOMIERZEM Kalibrator C-43 [4] jest symulatorem rezystancji czujników termorezystancyjnych Pt 1, Ni 1, i Cu 1 oraz iem temperatury przystosowanym do dwuprzewodowego podłączenia czujników Pt 1, Ni 1, i Cu 1. Schemat blokowy kalibratora C-43 przedstawiony został na rys.2. Symulacja termorezystancji odbywa się w układzie złoŝonym z precyzyjnego wieloobrotowego potencjometru i rezystora R o przyłączonych do zacisków wyjściowych "HI" i "LO" kalibratora, do których przyłączany jest sprawdzany temperatury. Spadki napięcia na potencjometrze i rezystorze R o, wywołane prądem wejściowym wytwarzanym przez, są odejmowane a następnie dzielone przez wartość spadku napięcia na rezystorze R o. Napięcie to mierzone jest za pomocą wewnętrznego cyfrowego a temperatury złoŝonego z przetwornika napięcie-kod i wyświetlacza. Nieliniowa charakterystyka przetwornika napięcie-kod zaleŝna jest od typu czujnika Pt 1, Ni 1 lub Cu 1. 1 HI1 C Pt, Ni, Cu kł ad odejmują cy temperatury HI Sprawdzany Przetwornik napię cie-kod kł ad dzielą cy R o Wyś wietlacz 1 LO Kalibrator LO1 Rys. 2. Schemat kalibratora termorezystancji 259

Dodatkową zaletą przyjętej struktury jest moŝliwość sprawdzania czujników termorezystancyjnych i pomiar rezystancji przez wewnętrzny cyfrowy. Parametry metrologiczne kalibratora przedstawione zostały w tabeli 2. Tab. 2. Parametry metrologiczne kalibratora C43 Parametr Rodzaj termorezystora Pt 1 Ni 1 Cu 1 Zakres nastaw -199,9...+199,9 C +2...+85 C -6...+18 C -5...+18 C Rozdzielczość,1 C 1 C,1 C Błąd podstawowy ±,15% wartości nastawionej ±,15 C ±1 C ±,15 C Zakres prądu wejściowego,5...3ma,3...1,5ma,5...3ma Wadą opracowanego kalibratora rezystancji jest ograniczona stabilność nastawy rezystancji w dłuŝszych odcinkach czasu. W celu eliminacji tej wady moŝliwa jest modyfikacja struktury z otwartej na zamkniętą. Korzystniejszym rozwiązaniem ekonomicznym jest zastosowanie w kalibratorze elektronicznego symulatora rezystancji. 3. ELEKTRONICZNY SYMLATOR REZYSTANCJI Kalibrator C-45 jest symulatorem rezystancji czujników termorezystancyjnych Pt 1, Pt5, Pt1, Ni 1, i Cu 1 oraz iem temperatury przystosowanym do dwuprzewodowego lub trzyprzewodowego podłączenia wymienionych czujników. Schemat blokowy kalibratora przedstawiony został na rys.3. Sprawdzany temperatury jest przyłączany do zacisków wyjściowych "HI" i "LO" kalibratora. R 2 R 1 W2 HI C rezystancji o R o wy Sprawdzany Mikroprocesorowy ukł ad sterują cy Przetwornik mnoŝ ą cy C/A napię cie-kod ref W1 LO I p Kalibrator Rys. 3. Schemat elektronicznego symulatora rezystancji 26

Prąd pomiarowy sprawdzanego a Ip wpływa przez zacisk "LO" do wejścia konwertera prąd-napięcie zbudowanego z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnym W1. Napięcie na wyjściu wzmacniacza wynosi: ref = I R (1) p Napięcie ref jest napięciem odniesienia dla przetwornika mnoŝącego C/A. Napięcie wyjściowe przetwornika wyraŝone jest wzorem: = k (2) ref gdzie: "k" wartość nastawy rezystancji z mikroprocesorowego układu sterującego. Napięcie z przetwornika C/A jest wzmacniane w układzie wzmacniacza W2, którego wyjście połączone jest z zaciskiem "HI" kalibratora. Stąd napięcie wyjściowe kalibratora przyjmuje następującą wartość: R 2 WY = R (3) 1 Podstawiając równanie (1) do równania (2), a następnie równanie (2) do równania (3) uzyskujemy następującą zaleŝność: I WY P R 2 = R k R (4) 1 Lewa strona równania (4) reprezentuje wartość rezystancji, dlatego wskazanie sprawdzanego a temperatury jest wprost proporcjonalne do nastawy "k" z mikroprocesorowego układu sterującego. Wartość nastawy obliczana jest w części cyfrowej na podstawie wprowadzonej przez uŝytkownika temperatury i wybranego typu termorezystora. Parametry metrologiczne kalibratora przedstawione zostały w tabeli 3. Tab. 3. Parametry metrologiczne kalibratora C45 R o d z a j t e r m o r e z y s - t o r a Z a k r e s n a s t a w R o z d z i e l - c z o ś ć B ł ą d p o d s t a - w o w y Z a k r e s p r ą d u w e j ś c i o w e g o Pt1 (385) Pt1 (391) Pt5 Pt1 Cu1 Ni1-2, +85, C -2, +85, C -2, +85, C -2, +85, C -6, +18, C -6, +18, C,1 C,1 C,3% +,3 C,3% +,5 C,3% +,3 C Pt1, Cu1, Ni1 I P =,12 3mA Pt5, Pt1 I P =,6,5mA 261

Na podstawie przedstawionych parametrów moŝna zauwaŝyć, Ŝe opracowany kalibrator C45 ma lepszą rozdzielczość i mniejszy błąd podstawowy niŝ kalibrator C43. Ponadto kalibrator umoŝliwia realizacje dodatkowych funkcji np. kompensacje rezystancji połączeń lub uwzględnianie rezystancji linii. Inna funkcją, wynikającą z zastosowania układu mikroprocesorowego w części cyfrowej kalibratora, jest moŝliwość wprowadzania nastaw temperatury przez standardowy interfejs RS232. 4. PODSMOWANIE Przedstawione dwie struktury kalibratorów rezystancji są konkurencyjne do tradycyjnie stosowanych przy sprawdzaniu termorezystancyjnych ów temperatury rezystorów wzorcowych. Zaletami obu kalibratorów są: wyeliminowanie z toru pomiarowego przełączników zmiany nastawy rezystancji, wprowadzanie nastaw w jednostkach temperatury, ekonomiczna i ergonomiczna konstrukcja. Porównując parametry metrologiczne, właściwości funkcjonalne oraz cenę moŝna stwierdzić, Ŝe kalibrator: o strukturze otwartej z wzorcowym omomierzem jest rozwiązaniem tańszym ale jest mniej dokładny i wymaga ręcznej korekty nastawy w czasie, o strukturze zamkniętej z elektroniczną symulacją rezystancji przy bardziej złoŝonej budowie i wyŝszej cenie oferuje lepsze parametry dokładnościowe i szerokie moŝliwości wykorzystania części cyfrowej zwiększające funkcjonalność (np. interfejs RS232) lub zwiększające dokładność (np. cyfrowa adiustacja). LITERATRA [1] Lumel: Pomiar regulacja rejestracja. Katalog zbiorczy 1999 [2] J. Bartoszewski: Sterowany symulator czujników termorezystancyjnych. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej 23 [3] K. rbanski: Kalibrator wielkich rezystancji sterowany za pomocą komputera. Podstawowe Problemy Metrologii, Komisja Metrologii PAN, PPM'98, Gliwice 1998 [4] Calmet: Kalibrator termorezysntacji typu C43. Instrukcja obsługi 22 [5] Calmet: niwersalny kalibrator i sygnałów przemysłowych typu C45. Instrukcja obsługi 262