Датчик вологості.
Як вимірювач воловті в розроблюваному приладі використовується ємнісний перетворювач вологості з аналоговим виходом і характеристиками:
швидкодія 0,8 с.
4…20мАУніфікуючий вимірювальний перетворювач.
В ролі підсилювача вибираємо УИП Ф7200, який має досить високу чутливість, яка досягається використанням оптоелектронного перетворювача. Має блоково-модульне і мікроелектронне виконання.
Характеристики: діапазон вхідної
напруги: 0.70 мВ;
діапазон вихідної напруги: 0.1 В;
основна похибка: 0,05%;
швидкодія: 0,001 с.
Аналогово-цифровий перетворювач
Вибираємо малогабаритний Ф7242 з підвищеною швидкістю і наступними
характеристиками: розрядність N=12;
основна похибка 0,2%;
код I вхід по струму 0.5 мА;
швидкодія 0,001 мкс;
вихід "1" - 2,4 В; "0" - 0,8 В.
Аналоговий комутатор
Вибираємо MAX306, що має високі метрологічні характеристики, малі габарити і вартість. Має наступні характеристики:
кількість вимірювальних каналів N=16;
вхід по струму 0.5 мА;
основна похибка 0,05%;
швидкодія 0,01с.
Розрахунок основної похибки ВК.
а) похибка ВК температури:
де Δ д=0,1% - похибка датчика;
Δ ак=0,05% - похибка аналогового комутатора
Δ ацп=0,2% - похибка аналого-цифрового перетворювача
б) похибка ВК тиску:
в) похибка ВК вологості:
За завданням необхідно забезпечити основну похибку виміру не більше 1,0%. Це значення перевищує ВК: вимір вологості Djв - 2,5%.
В даному випадку доцільно вбудувати в цей канал мікропроцесори, які за допомогою математичних методів зменшують погрішності датчиків як мінімум в 10 разів.
Після цього похибка канала складатиме:
Тепер вимоги по точності у вимірювальній системі задововільні, так як похибка вимірювання не перевищує 1%.
Розрахунок швидкодії ВК.
а) швидкодія ВК температури:
б) швидкодія ВК тиску:
в) швидкодія ВК вологості:
Час повного циклу при послідовному опитуванні датчиків буде рівний сумі швидкодій використаних датчиків
Як апаратура обробки в цьому АИК вибираємо ПЕВМ типу Pentium III - 600, для якої вирішені питання підключення до традиційних обчислювальних систем за допомогою кабелів через стандатртные роз'єми. ПЕВМ Pentium III - 600 оснащений різним програмним забезпеченням, до неї додаються комплекти програм і драйвери управління спеціальними вимірювальними платами, які підключаються до ПЕВМ.
Основні характеристики:
процесор Intel Pentium III тактова частота - 600 Мгц;
розрядність - 64;
співпроцесор - вбудований;
об'єм ОЗУ - 64.256 МБ;
об'єм жорстких дисків - 10 ГБ і вище.
Ці характеристики дозволяють використовувати ПЕВМ Pentium III - 600 як апаратура обробки для проектованого АИК.
Проаналізувавши вихідний сигнал вимірювальних перетворювачів, аналогового комутатора, аналого-цифрового перетворювача, уніфікуючого вимірювального перетворювача, та підібравши оптимальну для обробки даних ЕОМ, можна побудувати схему структурної організації автоматичного вимірювального комплекса рисунок 19. Схема відображає послідовність з’єднань складових частин АВК описаних вище, вихідний сигнал вузлів.
Розроблений прилад включає в себе мікропроцесор, що дозволяє безпосередньо на місці збору даних обраховувати необхідні величини, та тимчасово зберігати результати.
Рисунок 19 - Схема структурної організації АВК
Також схема відображає можливість підключення АВК до ЕОМ, для обробки даних, проведення розрахунків, побудови графічних залежностей. Що робить використання приладу для вимірювання вологості газу в трубопроводі зрозумілим та доступним для користувачів.
В результаті виконання даного курсового проекту проведено аналіз методів вимірювання вологості газу в трубопроводі під тиском, підібрано метод, який задовольняє умови завдання, розроблено принципову та структурну схему приладу, визначено основні елементи приладу, проведено розрахунок метрологічних характеристик розроблюваного приладу.
Для точки роси діапазон виміру мінус 30.20°С т. р. Похибка виміру залежить від дефіциту точки роси.
Для абсолютної вологості діапазон виміру визначається температурою газу. При 20°З максимальна абсолютна вологість ~18 г/м3. При збільшенні температури на 10°З діапазон вологості збільшується приблизно в 1,8 разу. Похибка залишається рівною 2-3%, але обчислюється вже від "нового", більшого значення. Тому, будучи приведеною до "старого" діапазону, похибка збільшується і досягає 3,5-5,5%. Аналогічно, при зменшенні температури на 10°З, діапазон зменшується і похибка, приведена до початкового діапазону, стає рівною 1-1,5%.
Усе сказане про абсолютну вологість - про вплив температури і відносної вологості на діапазон виміру (0-28000 млн - 1) про похибку - відноситься і до вологовмісту. Додатковою проблемою є необхідність виміру тиску. У приладі передбачено два варіанти обліку тиску.
Перший припускає, що тиск газу відомий заздалегідь і практично не міняється. Тоді за допомогою програми конфігурації значення тиску записується в прилад і при розрахунку вологовмісту воно враховується. Тут потрібно розуміти, що уся похибка зміни тиску повністю увійде до похибки виміру вологовмісту.
Другий варіант обліку тиску полягає в його вимірі. Прилад може вимірювати вихідний струм 4-20 мА (струмова петля), що поступає від зовнішнього перетворювача тиску. Для цього необхідно: а) підключити перетворювач тиску до приладу.
1. Физико-химические измерения // Измерительная техника - А.В. Крюков, К.В. Куриленок. 2008, №2 с 60-64.
2. Микроэлектронные датчики влажности // Зарубежная электронная техника А.И. Бутурлин. и др 1984, №9 с 3.
3. Приборы и методы температурных измерений: / Б.М. Олейник. М.: - 1987, с 103-125.
4. Перетворюючі пристрої приладів: Підручник / О.М. Безвесільна, П.М. Таланчук - К.: 1994. - с 80-89.
5. http://www.centrkip.ru/
6. http://prkomplekt.ru/index.html
7. www.metran.ru
8. http://www.teplolider.ru
9. www.atom-e-detal.ru
