АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

Инженерлік кибернетика кафедрасы

  

 

 

ӨЛШЕУЛЕРДІҢ ТЕХНИКАЛЫҚ ҚҰРАЛДАРЫ

 5В0702 – Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне есептеу-графикалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар

 

 

 

 

Алматы 2010

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Хан С.Г., Ибраева Л.К. Өлшеулердің    техникалық құралдары. 5В0702 – Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне есептеу-графикалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар. - Алматы: АЭжБИ, 2010. – 21 б.

  

     Әдістемелік нұсқауларда екі есептеу-графикалық жұмыстарды орындауға тапсырмалар мен кепілдемелер орнатылған. Температураны өлшеу каналының сұлбаларын құрастырудың, бірінші ретті түрлендіргіштер мен екінші ретті аспаптарды таңдаудың, өлшеу каналының қосынды қателігі мен екінші ретті аспаптың принципиалды сұлбасын есептеудің әдістемелерінің сұрақтарын студенттер өздігінен оқып, орындайды.

Әдістемелік нұсқаулар «Өлшеулердің    техникалық құралдары» пәні бойынша есептеу-графикалық жұмыстарды орындағанда қолданылады.

 

1 есептеу-графикалық жұмыс. Температураны өлшеу каналының қосынды қателігін есептеу

 1.1 Жұмыс мақсаты:

         Өлшеу каналының температурасын өлшеудің әртүрлі сұлбаларын құрастырып, қосынды қателігін бағалауды дағдылану.

 

1.2 №1 есептеу-графикалық жұмысқа тапсырма:

- температураны өлшеудің техникалық құралдарын (бірінші ретті түрлендіргіштер мен екінші ретті өлшеу аспаптарын) таңдау; таңдауды негіздеу;

- таңдалынған өлшеу каналының қосынды қателігін есептеу.

 

1.3                 Температураны өлшеу каналының құрылымын таңдау және негіздеу

 

Бұл бөлімде қоршаған ортаның келесідей параметрлерін: температура, қысым, ылғалдық, құрам, шаңдану, электр қасиеттері есепке ала отырып, өлшеу құралдардың таңдалуы негізделеді.

Өлшеу құралдарын таңдағанда олардың  дәлдігін, өлшеу диапазонын және пайдалану шарттарын есепке алу керек.

Бірінші ретті түрлендіргішті таңдаған кезде келесіні есепке алу керек: 200С дейінгі температураларды өлшегенде өлшеудің жоғарғы дәлдік көз қарасы жағынан бастапқы түрлендіргіш ретінде кедергі термометрлерді, ал  200 Сжоғары температураларды өлшегенде термоэлектр түрлендіргіштерді (термопараларды) таңдаған жөн.

Екінші ретті түрлендіргіштер және аспаптар ретінде термоэлектр түрлендіргіштермен бірге нормалау түрлендіргіштер, милливольтметрлер және автоматты потенциометрлер, ал кедергі термометрлермен бірге – нормалау  түрлендіргіштер, автоматты көпірлер және логометрлер қолданылады.

Өлшенетін температураның берілген номиналды мәні бойынша бірінші ретті түрлендіргіштердің өлшеу диапазоны мен екінші ретті аспаптың шкаласы таңдалынады. Сонымен бірге, өлшенетін температура екінші ретті аспаптың өлшеу диапазонының (шкаласының) екінші бөлігіне, өлшеудің немесе түрлендіру диапазонының жоғары шегіне жақындау түсуі керек.

Мүмкіндік болса, бір типті аспаптарды қолдану керек, сонда оларға қызмет жасау, қолдану және басқару щиттарда құрастыру жеңілдеу болады.

 

1.4      Өлшеу каналының қосынды қателігін есептеудің әдістемесі

Әдетте ақпараттық-өлшеу жүйелері бірнеше өлшеу каналдардан (ӨК) тұрады.  Олардың өзі бірнеше тізбектеліп қосылған өлшеу құралдарынан (ӨҚ): датчиктер, нормалау түрлендіргіштер, екінші аспаптар, ЕЭМ-мен объектінің байланысу құрылғысы, т.с. тұрады.

Таңдалынған өлшеу каналын келесідей құрылымдық сұлба ретінде көрсетейік

 

                                                                                           

мұндағы  ӨҚ1,  ӨҚ2 – өлшеу канал құрамындағы өлшеу құралдары;

1 , 2   -  олардың шығысына келтірілген ӨҚ қателіктері.

 

Өлшеу канал (ӨК) қателігін анықтау ӨК құрамындағы барлық өлшеу құралдардың қателіктерінің қосынды әсерін есептеуден тұрады.

Қателіктерді қосындылау үшін оларды өздерінің шекті мәндерімен емес, орта квадраттар ауытқуларымен (ОКА) көрсету керек, сол кезде құрастырушы қателіктерінің кез келген санын қосындылауға мүмкіндік болады. Жалғыз бақылау негізінде осы есептерді шешу үшін дәлдік класы бойынша анықталатын ОКА мен қателік арасындағы қатынасты орнату керек. 

 

1.4.1 Өлшеу құралдардың қателіктері мен оларды нормалау

ӨҚ қателіктерін классификациялау негізінде өлшеулердің қателіктерін классификациялаудағы белгілер қолданылады [1].

Өлшеулер қателіктерінің құралдық құрамдастырушысының бағасын есептеу үшін өлшеу құралдың метрологиялық сипаттамаларын білу керек. Егер де бұл сипаттамалар өлшеу құралдың нормативті-техникалық құжаттарында келтірілген болса, оларды нормаланған метрологиялық сипаттамалар деп атайды. Әдетте өлшеу құралдың нормаланған метрологиялық сипаттамалары негізгі және қосымша рұқсат етілген қателіктер шектері және олармен байланысты дәлдік класы түсініктемесі ретінде нормаланады.

Негізгі және қосымша рұқсат етілген қателіктер шектерімен және де мәндері өлшеулер түрлерінің стандарттарында орнатылатын дәлдікке әсер ететін басқада қасиеттерімен анықталатын өлшеу құралының жалпы метрологиялық сипаттамасы дәлдік класы деп аталады. Олар, мысалы, вариациялар, көрсетулерді орнату уақыттары, т.с.

Технологиялық өлшеулерде көп тараған дәлдік класын келтірілген қателіктер арқылы көрсету түрі

                     

                                                                                             (1.1)

                                                                             

мұндағы  - % бірліктерімен көрсетілген келтірілген қателік;

  - өлшенетін шама бірліктерімен көрсетілген абсолютты қателік;

  X - өлшенетін шаманың нормалайтын мәні.

Бұл кезде нормативті-техникалық құжаттарында өлшеу құралының дәлдік класы пайызбен көрсетілген келтірілген қателікке тең болатын санмен белгілінеді.

Көпсанды бақылаулардағы өлшеу нәтижелерін және өлшеулер қателіктерін бағалау үшін ықтималдық теориясының математикалық аппараты қолданылатыны белгілі.

Бөлек өлшеу құралдарының i  қателіктері кездейсоқ шамалар болады. Сондықтан өлшеу каналының қосынды қателігін құрастырушы i  қателіктерін арифметикалық қосындысы ретінде есептеуге  болмайды, себебі бұл жағдайда қосынды қателіктің мәні аса көтерілген болады. Сонымен бірге, қателіктерді қосындылағанда бөлек қателіктер арасындағы корреляциялық байланыстың бар болатынын есепке алу керек. Осы жағдайларға байланысты   өлшеу каналының құрамындағы өлшеу құралдың қателігі өзінің орта квадраттар ауытқулары арқылы көрсетілуі керек. Сонымен, i – ші өлшеу кұралының  ОКА-ы (бұл жұмыста i=2) келесі өрнекпен есептеледі

                                  ,                                                                        (1.2)

                                         

мұндағы  k – квантильды көбейткіш; оның шамасы өлшеу құралының негізгі қателігінің таңдалынған таратылу заңымен және сенімді ықтималдық мәнімен анықталады.

Сонымен бірге қателіктердің аддитивті және мультипликативті құрамдастырушыларын қосуға ыңғайлы болу үшін ОКА-ды абсолютты түрде емес, қатынасты түрде көрсету керек. Сонда i – ші өлшеу кұралының  қатынасты қателігінің ОКА-ы келесідей есептеледі

 

                               %,                                                              (1.3)

 

мұндағы - өлшенетін шама.

 

Қателіктер қосындысының ОКА-ы ықтималдық теориясынан белгілі өрнекпен анықталады

 

                   ,                                   (1.4)

 

мұндағы         - корреляция коэффициенті.

Өлшеу каналының құрамындағы өлшеу құралдардың қателіктері корреляцияланбаған болса,  = 0  және (1.4) формуласы келесі түрде жазылады

 

                              .                                                 (1.5)          

                                                                                                                                        

Егер де өлшеу құралдардың қателіктері қатаң корреляцияланған болса, мысалы, кейбір әсер ететін параметрден бірдей тәуелді болса,  = 1, сонда  (1.4) келесі түрде жазылады

 

                 .              (1.6)

                                      

Сонымен, қатаң корреляцияланған қателіктер геометриялық емес, алгебралық қосылады. Егер де корреляция коэффициентінің теріс таңбасы болса, қателіктер қосылмайды, алынады.

 

1.4.2      Өлшеу каналының қосынды қателігін есептеудің ережелері

1.4.2.1  Есептеудің бастапқы мәліметтері ретінде өлшеу құралдардың қателіктерінің сипаттамалары алынады:- өлшеу каналының құрамындағы әр өлшеу құралының абсолютты қателігі. 

1.4.2.2  Өлшеу құралдардың өлшеу қателіктерінің ОКА-ң мәндері әуелі абсолютты (1.2), содан кейін (1.3) формуласымен қатынасты шамалармен көрсетілуі керек.

1.4.2.3 Корреляциялану дәрежесі бойынша қателіктер екі түрге бөлінеді

- қатаң корреляцияланған       = 0,7   -    1,0;

- әлсіз корреляцияланған      0,7.

1.4.2.4 Қатаң корреляцияланған қателіктер (1.6) формуласымен, басқалары (1.5) формуласымен қосылады.

1.4.2.5  Қатаң корреляцияланған қателіктер тобын басқалармен (1.6) формуласымен қосады.

1.4.2.6  Өлшеу каналдың қосынды қатынасты қателігі P ықтималдығымен орналасатын сенімді интервалы келесі формуламен есептеледі

                                                       

                                                                                                         (1.7)      

 

мұндағы     k   - квантильды көбейткіш;

- (1.4) формуласымен есептелетін өлшеу каналдың қатынасты қосынды қателігінің ОКА-ы.

1.4.7 Өлшеу каналдың қосынды абсолютты қателігі P ықтималдығымен орналасатын сенімді интервалы келесі формуламен есептеледі

                                      .                                                        (1.8)

1.4.2.7           Өлшеу нәтижелерін (1.9) түрде көрсету керек.

 

1.5  Өлшеу нәтижелерін көрсету түрлері                                              

Өлшеу жолымен табылған шаманың мәнін өлшеу нәтижесі деп атайды. Өлшеу нәтижесін көрсеткенде әрқашанда оның орындалу қателігін (дәлдігін) көрсету керек. Жоғарғы дәлдікке қателіктердің кіші мәндері сәйкес болады, осы жағдай дәлдіктің сапалы түсініктемесін көрсетеді.

Дәлдікті сан жағынан бағалау үшін бірсыпыра критерийлерді қолданылады.  Жиі қолданылатын дәлдік бағасы келесі болады: берілген ықтималдықпен өлшеулердің қосынды қателігі орналасқан интервалы өлшеу дәлдігін анықтайды. Сонымен бірге өлшеу нәтижелерін көрсету түрі келесі өрнекпен көрсетіледі

 

                        Хөлш = Хкір  өк ;   Р                                                        (1.9)

 

мұндағы    Хөлш – өлшенетін шаманың бірліктерімен көрсетілетін өлшеу нәтижесі;                                                        

Хкір – көпсанды өлшеулердегі өлшенетін шаманың орта арифметикалық мәні немесе бір ретті өлшеудегі өлшеу құралының көрсетуі;

   - өлшенетін шаманың бірліктерімен көрсетілетін қосынды абсолютты қателіктің шектерімен көрсетілген ықтималдық интервал (1.8 формуласы бойынша);

Р – сенімді ықтималдық.

Энергетиканың технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйелерінде өлшеулердің дәлдігін бағалағанда нәтижелерді көрсетудің осы түрі негізгі болып таңдалынған.

Өлшеу нәтижелерін бейнелегенде келесідей өлшеу нәтижелерін дөңгелектендіру ережелерін қолдану керек:

а) өлшеу нәтижесін дөңгелектендіру  қателік мәнін дөңгелектендіруден басталады;

б) егер де  қателік мәнінде бірінші маңызды цифры 1 немесе 2 тең болса, оның мәнінде екі маңызды цифрды қалдырады;

егер де  қателік мәнінде бірінші маңызды цифры 3 тең немесе одан үлкен болса, оның мәнінде бір маңызды цифрды қалдырады;

қалған цифрлер жойылады,  мәні арифметика ережелерімен дөңгелектендіріледі;

в) дөңгелектенген  қателігінің мәніндегі төменгі разрядына дейін Х  өлшеу нәтижесіде  арифметика ережелерімен дөңгелектендіріледі;  

г) алдынғы есептеулерді артық бір-екі цифрлармен орындауға болады, дөңгелектендіру тек қана соңғы нәтижесінде жасалады.

 

1.6 Есептеу-графикалық жұмысты орындау тәртібі

1.6.1 Оқытушыдан жеке тапсырма нұсқасын алыңыз.

1.6.2 Алған тапсырмаға, берілген технологиялық қондырғы типіне және өлшенетін параметрдің номиналды мәніне сәйкес 1.3 бөлікте келтірілген нұсқаулар бойынша бірінші ретті түрлендіргішті және екінші ретті аспапты таңдаңыз.

1.6.3     Өлшеу каналының қосынды қателігін 1.4 бөлігінде келтірілген нұсқаулар бойынша есептеңіз. 1.7 формула бойынша алынған қателіктің мәнін тапсырмада берілген өлшеу каналының шекті рұқсат етілген қатынасты қателігімен салыстырыңыз. Егер де есептелген қосынды қателіктің мәні аталған мәннен үлкен болса, канал құрылымын өзгерту қажет: басқа өлшеу құралдарын таңдаңыз.

1.6.4      Қосынды қателікті (1.4 бөлік) есептеуді қайталаңыз.

1.6.5     Есептеу-графикалық жұмысты түсініктеме жазба түрінде бейнелеу.

Түсініктеме жазба келесілерден тұрады:

-   тапсырма;

-   температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

-   өлшеудің техникалық құралдарын таңдауды негіздеу;

-   таңдалынған өлшеу құралдардың техникалық сипаттамалары;

-   температураны өлшеу каналының қосынды қателігінің мәнін 1.4-ке сәйкес есептеу;

-   өлшеу нәтижесін (1.9) формуласы бойынша көрсету;

-   жұмыс бойынша қорытынды.

 

1.7           Тапсыпмалар нұсқалары

Жеке тапсырмалар 1.1 және 1.2 кестелерде келтірілген. Тапсырмалар нұсқалары оқытушымен екі сан ретінде беріледі: бірінші сан - 1.1 кестедегі нұсқа, екінші сан - 1.2 кестедегі нұсқа.

1.1 кестеде технологиялық қондырғының агрегатының аты мен типі және өлшенетін параметрдің номиналды мәні – Тном температурасы келтірілген. 1.2 кестеде өлшеу каналының шекті рұқсат етілген қателігінің мәндері - , корреляция коэффициенті -  және сенімді ықтималдық – Р келтірілген.    

                                                

1.1 к е с т е   – Жеке тапсырмалар нұсқалары

Нұсқа №	Өлшентін параметр, агрегат аты, тип	Тном
1	2	3
1   2	Шар тәрізді диірменнен кейінгі аэроқоспаның температурсы Мазут құбырындағы мазут температурасы	70 90
3	Радиациялық бу қыздырғыштардан кейінгі температураcы	400
4 5 6 7 8   9 10   11 12 13   14   15   16   17   18 19 20   21 22 23   24 25	1-ші сатылы шашырату камерадан кейінгі бу  темпер-­сы Бу қыздырғыш ширмасынан кейінгі бу температурасы 2-ші сатылы шашырату камерадан кейінгі бу  темпер-­сы Шығудағы тым ыстық будың температурасы Жанарғы құрылғыларға дейінгі ыссы ауаның температурасы Қазандық алдындағы көректендіру су температурасы Жоғарғы қысымды бу қыздырғыш шығуындағы ішерлік су температурасы Балғалы диірменнен кейінгі аэроқоспаның темпер-сы Бұрылу камерадағы түтін газдардың температурасы Қазандықтан кейінгі алып кетілетін газдардың температурасы Ауа қыздырғыштың 1-ші сатысыдан кейінгі ауа температурасы Ауа қыздырғыштың 2-ші сатысыдан кейінгі ауа температурасы №2 конденсатордың реттеу клапандарынан кейінгі температура №2 турбинаның конденсаторлық сорғысынан кейінгі температура №2 конденсатордан кейінгі температура №1 конденсатордан кейінгі температура №1 турбинаның конденсаторлық сорғысынан кейінгі температура Көректендіру су температурасы Ішетін су температурасы Коденсаторлық сорғыларды суытатын техникалық судың температурасы Тұз бөліктерден кейінгі ауа температурасы Қазаннан кейінгі бу температурасы	390 450 430 540   280 230   280 130 1100   140   120   280   50   45 120 450   70 230 130   30 150 550

 

 

1.2 к е с т е – Жеке тапсырмалар нұсқалары (жалғасы)

Нұсқа №	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
,%	1,5	1,5	2,0	1,0	1,5	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0	1,0
	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	0,2	0,3	0,4
Р	0,99	0,98	0,99	0,95	0,96	0,94	0,9	0,92	0,9	0,95	0,97	0,93

 

Нұсқа №	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
,%	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Р	0,92	0,96	0,98	0,91	0,92	0,9	0,93	0,95	0,99	0,94	0,94	0,97

 

 

 

2 есептеу-графикалық жұмыс. Екінші ретті аспаптың өлшеу сұлбасын есептеу

 

2.1 Жұмыс мақсаты:

екінші ретті аспаптардың: автоматты потенциометр және автоматты көпірдің  принципиалды сұлбаларын есептеу әдістемесін оқу.

 

№2 есептеу-графикалық жұмысқа тапсырма

№1 есептеу-графикалық жұмысты орындағанда өлшеу каналының құрамында таңдалынған  екінші ретті аспаптың принципиалды электр сұлбасын есептеу.

 

2.3   Екінші ретті аспаптың  принципиалды сұлбасын есептеу әдістемесі

№2 есептеу-графикалық жұмыста өлшеу каналының №1 есептеу-графикалық жұмыстағы құрылымына сәйкес автоматты потенциометр мен автоматты көпірдің өлшеу сұлбасының есептеуі орындалады.

[3-5]  әдебиеттерде екінші ретті аспаптардың өлшеу сұлбаларының әртүрлі есептеу әдістемелері келтірілген. Сондықтан ұсынылып отырған әдістемелік нұсқауларда өлшеу сұлбаларды есептеудің жалпы әдістемесі келтірілген. Осы әдістемені есептеу-графикалық жұмысты орындағанда қолданған жөн.

 

2.3.1  Автоматты потенциометрдің өлшеу сұлбасын есептеу

Автоматты потенциометрдің өлшеу сұлбасын есептеуді келесі тәртіппен өткізу керек. Автоматты потенциометрдің өлшеу сұлбасы 2.1 суретте көрсетілген.

Сұлбамен есептеу формулаларда келесідей белгілер қолданылады:

R1 –  реохорд;

R2 –  реохорд кедергісін стандартты R = 90, 100, 300  Ом мәніне келтіру үшін негізделген реохорд шунты;

R_кел  ­-  реохорд тізбегінің келтірілген кедергісі;

R3 –  аспап шкаласының бастапқы мәніне орнатуға негізделген резистор;

R6 – аспап шкаласының диапазонын орнатуға негізделген резистор;

R4 және  R5 -  қиыстырып келтіретін резисторлар,    R4=R5= 1 Ом;

R7, R10 –  өлшеу сұлбаның резисторлары;  

 

2.1 Сурет -  Автоматты потенциометрдің өлшеу сұлбасы

 

R9 –  термопараның бос ұштарының температураларының өзгеруін

компенсациялауға негізделген мыс резисторы;

R8, R11 -  көректендіру көз тізбегінің резисторлары;

 -  реохордтың жұмысқа қосылмаған бөліктері;

R8 = 790 Ом;  t = 20C;  = (0,02 …0,35);

Е (t_б, t) -  жұмыс ұшының температурасы t_б (шкаланың басы) және бос ұштарының есептелу температурасы t болғандағы термопараның электр қозғаушы күші (ЭҚК);     

E (t_с, t) – жұмыс ұшының температурасы t_с (шкаланың соңы) және бос ұштарының есептелу температурасы t болғандағы термопараның электр қозғаушы күші;     

I -  өлшеу сұлбаның жоғарғы тарамындағы ток күшінің номиналды мәні,   I = 3 *10 A;

 I-  өлшеу сұлбаның төменгі тарамындағы ток күшінің номиналды мәні,   I  = 2*10 A;

 R_нақ  -  аспаптың өлшеу сұлбасының кедергісі, R_нақ = 1000  Ом.

Өлшеу сұлбаның есептелуі қиыстырып келтіретін R4 және  R5 резисторларды есепке алмай орындалады.

ИПН – ауыспалы кернеу көзі; РД – реверсивті двигатель.

Реохорд тізбегінің келтірген кедергісі

                   .                                                      (2.1)                           

     Келесіні есепке алып

 

                                                                                         (2.2)

 

R6 резистордың кедергісінің мәнін анықтаймыз

 

.                                                                                                    (2.3)

 

     R10 резистор кедергісінің мәнін келесі шарттан анықтау керек: R10 резистордағы кернеудің түсуі нормалды элементтің (нэ)  ЭҚК-не тең

                               ,     Е = 1,019 В.                                               (2.4)

Егер де аспаптың өлшеу сұлбасы шкаланың басында (а нүктесі) теңестірілген болса, онда Кирхгоф заңы бойынша идваежзи контуры үшін келесі теңдеуді аламыз

                                                  (2.5)     

  Өлшеу сұлбаның шкаласының соңында (б нүкте) тепе-теңдік орындалса идгбежзи контуры үшін келесі теңдеуді аламыз

                                                (2.6)

(2.5) теңдеуден R3, ал (2.6)-дан– R7 кедергілерді анықтауға өрнектерді аламыз.

Резистордың R9 кедергісін анықтау үшін қоршаған ортаның екі t= 0C және  t = 20C мәндеріне (2.5) теңдеуін жазамыз. Сонымен бірге ток I өзгермейді деп есептейміз

                                                 (2.7)   

                                                     (2.8)                         

 (2.7) және (2.8) теңдеулердің айырымын табамыз

                                                 (2.9)

Қоршаған ортаның температурасы өзгерген кезде R9 резистордың кедергісі келесі заң бойынша өзгереді

                                                                            (2.10)

мұндағы  - мыс кедергісінің температуралық коэффициенті.

(2.9) және (2.10) теңдеулерден R резистордың кедергісін анықтауға өрнекті аламыз

                                              (2.11)

     Соңғы формулада t = 20С,  ал  шамасы температураның 0 …20С интервалындағы сезгіштік болып табылады. Нақты жағдайларда температураның 0 … 100С диапазонында С-ны келесідей деп алады

                                                                                                         (2.12)

мұндағы Е -  жұмыс ұшының температурасы 100 С  және бос ұштарының температурасы 0 С болғандағы термопараның ЭҚК-ші. R9 резистордың кедергісі ХК,  ХА,  ПП градуировкалар үшін есептеледі.

Аспаптың өлшеу сұлбасының кедергісін вг нүктелерге анықтайық                                             

                                             (2.13)

 Онда (2.13)  есепке алып, келесіні аламыз

                               R8 + R11 = R_нақ- R  .                                                  (2.14)

Әдетте R8 резистордың кедергісі 790 Ом деп алынады, ал R11 резистордың кедергісін келесі өрнектен анықтайды

                            R11=  R_нақ -(R+R8).                                                       (2.15)

     R4  және  R5   қиыстырып келтіретін резисторлардың кедергісі 1 Ом, сонымен бірге R3  және  R6 резисторлардың кедергісін 0,5 Ом  шамасына азайту керек, қалған 0,5 Ом қосымша болып табылады. Осыларды есепке алып, R3 және R6 резисторлардың кедергілерінің алынған мәндерін түзету керек        

 

                                    R = R3 - 0,5  ,                                                         (2.16)

                                             

                                    R = R6 - 0,5 .                                                           (2.17)

 

Өлшеу сұлбаның резисторларының кедергілерін келесідей дәлдіктермен есептеу керек: R3,  R6, R9  -  0,05 Ом;   R10, R7 ,  R11   -  0,5 Ом.

 

2.3.2  Автоматты көпірдің өлшеу сұлбасын есептеу

     Автоматты көпірдің өлшеу сұлбасы 2.2 суретте көрсетілген.

Суретте және есептеу формулаларда келесідей белгілер қолданылады;

R1 – реохорд;

R2 –  реохорд кедергісін стандартты R = 90, 100, 300  Ом мәніне қиыстырып келтіру үшін негізделген реохорд шунты;

R_кел  ­-  реохорд тізбегінің келтірілген кедергісі;

R3 және  R4 –  көпірдің шкаласын бастапқы мәніне орнатуға негізделген резистор;

R5 және  R6 – аспап шкаласының жоғарғы мәнін орнатуға негізделген резисторлар;

R4 және  R5 -  қиыстырып келтіретін резисторлар,    R4=R5= 4 Ом (R4  және   R5   резисторлардың движоктары орта күйде болған кезде ғана сұлбаға есептеулер өткізіледі);

R7, R9, R10 –  көпірлік сұлбаның резисторлары;

R8 -  көректендіру көз тізбегінің тогын шектеуге негізделген резисторы;

R - сыртқы желінің кедергісін қиыстырып келтіруге негізделген резистор;

R- кедергі термометры;

И -  көректендіру көз кернеуі :  И = 6,3 В;

- реохордтың жұмыс істемейтін бөліктері, = 0,020 …0,035.

 

Кедергі термометрді қосудың 4.2 суретте келтірілген үш сымды сұлбасында R_қс қосатын сымның және қиыстырып келтіретін R_қк резистордың қосынды кедергілері келесіге тең

                                            (2.18)

         мұндағы R_сыр – көпірдің сыртқы тізбегінің кедергісі, Ом. 

 

 

 

2.2 Сурет -  Автоматты көпірдің өлшеу сұлбасы

 

     Кедергі термометрден өтетін I ток күші ГОСТ 6651-84 бойынша келесі қатардан таңдалынады: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0;5,0; 10,0; 15,0;  20,0; 50,0 мА. Сонымен бірге, шығарылатын жылулық себебінен 0С шамасында термометр кедергісінің өзгеруі 0,1% артық болмауы керек. Ток күші белгілі типті кедергі термометрдің техникалық шарттарында көрсетіледі. Әдетте техникалық өлшеулерде номиналды статикалық сипаттамасының 50П, гр 21, 50 М, гр 23 бөліктендірулері бар кедергі термометрлерді қолданады, олар үшін ток күшін 5 немесе 10 мА деп алу керек.

Температураны өлшеудің  t_с және t_б  берілген шектері үшін ГОСТ 6651-84 бойынша W  және  W анықтаймыз, платина термометр үшін W  = 1,3910  және мыс термометрлері үшін W = 1,4280  болғанда.

Шкаланың бастапқы t_б және соңғы t_с белгілеріне сәйкес термометрдің кедергілері келесі формуламен анықталады

                                                                                              (2.19)

     мұндағы R  - 0С кездегі термометр кедергісі, Ом.

R7 резистордың кедергісі келесідей болуы керек: температура  t_б­-дан  t_с-ға дейін өзгергенде термометр кедергісінің өзгеруі I токтың шамасының 10 …20% аспайтын өзгеруіне себеп болады, яғни

                                                                                      (2.20)

мұндағы Imin  және Imax – термометр кедергісі көпірдің шкаласының соңғы R және бастапқы Rбелгілеріне сәйкес болғандағы тізбектегі ток күші;  

- коэффициент, 0,8 …0,9 тең.

Көпір шкаласының бастапқы және  соңғы  белгілеріне сәйкес термометр кедергісінде  а  мен  б  нүктелері арасындағы  кернеуідің түсуі келесідей болады

                             (2.21)

                              (2.22)

 (2.21) және (2.22) теңдеулерді бірге шешіп R7 резистордың кедергісін анықтауға формуланы аламыз

.                                    (2.23)

 Кедергілердің  қосындысы есептеулерде орташа 5 Ом деп алынады.

(2.23)  формуласында R_кел белгісіз, және де R7 көпір сұлбасының резисторларының ішінде бірінші болып есептеледі, сондықтан есептеу формуланы қарапайымдаймыз 

.                                                              (2.24)

    Алынған R7 мәнін әдетте 10 Ом мәніне еселі дөңгелектендіреді.

R10 резистордың мәнін табу үшін шкаланың кез келген нүктесіндегі көпірлік сұлбаның тепе­-теңдік шартын жазамыз

                               (2.25)

  (2.25) өрнекті түрлендіріп, аламыз

       

Қоршаған ортаның температурасы өзгергенде байланыс желісінің кедергісінің өзгеруі аспап көрсеткіштеріне әсер етпеу үшін, сұлба резисторларын соңғы теңдеудің оң және сол жақтарындағы R бар мүшелері жойылатындай таңдайды

                                                                 (2.26)

Қатынасты қателік шкаланың басына қарай өседі, сондықтан реохорд движогының бастапқы күйінде (n = 0) температуралық қателіктің толығымен компенсациялануына жету керек.

     Сонда

                                  R10  =  R7.                                                            (2.27)

Жұптап тең иықты көпірлерде ең үлкен сезгіштік болатынын есепке алсақ,  (2.27) теңдік осы талапты да қанағаттандырады.

Көпірдің өлшеу сұлбасының тепе-теңдік теңдеулерін құрастырамыз (термометрдің кедергісінің екі мәнінде)

         R мәнінде (реохорд движогы С’ нүктеде)

                      (2.28)

және R мәнінде (реохорд движогы С’’ нүктеде)

                            (2.29)                                                     

(2.28) және (2.29) теңдеулерін бірге шешіп, аламыз

 

                                        (2.30)

 

R9 резистордың кедергісін анықтау үшін, алынған R_кел мәнін (2.28) теңдеуіне қою керек. Түрлендіргеннен кейін келесі квадратты теңдеуді аламыз

                                

мұндағы

    

     

          

Осыдан                       

                                                        (2.31)                          

     Параллельді тізбектің кедергісі ретінде реохордтың келтірілген кедергісі келесіге тең

,                                                       (2.32)

осыдан

                                                        (2.33)

Көректендіру көзінің тізбегіндегі I тоқ мәнін анықтаймыз

                     

                                        

Осыдан

                                  (2.34)

I токты біле отырып, R8 резистордың кедергісін анықтауға болады

                     (2.35)

      Есептердің дұрыс екендігін тексеру үшін    коэффициенттің мәнін келесі формуласымен есептеу керек 

                                                        (2.36)

                                                                 

     Өлшеу сұлбаның резисторларының кедергілерін келесі дәлдіктермен есептеу керек: R3 , R6  -  0,05 Ом;   R7, R8 , R9 , R10  -  0,5 Ом.

 

2.4  Есепетеу-графикалық жұмысты орындаудың тәртібі

2.4.1 №1 есептеу-графикалық жұмыста таңдалынған өлшеу каналының сұлбасына және екінші ретті өлшеу аспаптың типіне сәйкес осы өлшеу құралының принципиалды сұлбасының элементтерін 2.3 бөлімде келтірілген әдістеме бойынша есептеу.

2.4.2 Алынған кедергілердің мәндерін оларға берілген дәлдіктермен көрсету (2.3 бөлім).

    2.4.3 Есептеу-графикалық жұмысқа түсініктеме жазбаны дайындау.

Түсініктеме жазба келесілерден тұрады:

-         №1 есептеу-графикалық жұмыстың тапсырмасы;

-         температураны өлшеу каналының құрылымдық сұлбасы;

-         екінші ретті аспаптың техникалық сипаттамалары;

-         екінші ретті аспаптың принципиалды сұлбасының есептеулері;

-         сұлбаның кедергілерін есептеудің нәтижелерін берілген дәлдікпен 1.5 бөлімде келтірілген дөңгелектендіру ережелері бойынша көрсету;

-         жұмыс бойынша қорытынды.

 

                 Әдебиеттер тізімі

 

1. ГОСТ 2.001-70 ЕСКД. Общие положения.

2. Романчик А.Л., Шевяков Ю.В. Автоматизация технологических процессов и производств: Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности 36.03. – Алматы: АЭИ, 1996.

3. Преображенский В.П.  Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергия, 1978.

4. Андреев А.А. Автоматические показывающие, самопишущие и регулирующие приборы. – Л.: Машиностроение, 1973.

5. ГОСТ 2.105-79  (СТ СЭВ 2667-80).

6. Новицкий П.В., Заграф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.: Энергоатомиздат, Ленинград.отд-ние, 1985.

7.   Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник/ под общ.ред. В.В.Черенкова. – Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние, 1987.

 

 Мазмұны                                                                                                                                                                                                                                          

№1 есептеу-графикалық жұмыс. Температураны өлшеу

каналының қосынды қателігін есептеу                                                            

№2 есептеу-графикалық жұмыс.  Екінші ретті аспаптың өлшеу

сұлбасын есептеу                                                                                                       

Әдебиеттер тізімі