Система за измерване на температура

[Mozo]

“ Технически университет” Габрово
Факултет”Електротехника и Електроника”
Катедра ”ЕЛЕКТРОНИКА”


Тема: Система за измерване на температура

Увод
С бурното развитие на науката през XX и началото на XXI век стана възможно измерването не само на електрически, но и на неелектрически величини по електронен път. Това разшири неимоверно много възможностите на цифровите измервателни уреди, тъй като броят на измерваните неелектрически величини надвишава многократно този на електрическите и направи възможна цифровата обработка на данните. От друга страна развитието на вградените микрокомпютърни системи позволи обработването на значително количество информация на достъпна цена. Така бяха създадени информационно-измервателни системи с по-малки размери, по-големи възможности и по-голямо бързодействие.
Целта на настоящата дипломна работа е да демонстрира изработването на такава информационно-измервателна система. Тя трябва да отчита изменението на неелектрическа величина. Освен това устройството извършва обработване на получените данни и ги изпраща към точка, за която са предназначени. Същевременно е необходимо то да осъществява адекватно управление на базата на обработените данни.


I ГЛАВА
ПРЕГЛЕД НА СИСТЕМИТЕ ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА ТЕМПЕРАТУРА

1.1. Общи сведения и класификация.

Често обектите за изследване, контрол и управление се характеризират с голям брой разнообразни физични параметри, които трябва да се преобразуват и измерят. Например при изпитване и контрол на електрически генератори с голяма мощност (над 100 MW) се използват по няколко хиляди първични измервателни преобразуватели – за вибрациите на различните им части, за температурата на магнитопровода, бобините, маслото, охлаждащата вода и други части, за разхода на газ, масло и др. Ако за всеки преобразувател се предвиди отделен измервателен прибор, ще бъде невъзможно едновременното следене на всички уреди и управляването на системата.
В такива случаи постъпващата измервателна информация от преобразувателите трябва да се събере, обработи и представи на оператора в подходящ вид. Подобни проблеми възникват при изследването на бързопроменливи процеси, например при изпитването на ракетни двигатели. Тогава трябва да се извършат милиони измервания само за 1-2 минути преди и след изстрелването на ракетата. За известна част от информацията е необходимо да се реагира веднага, а останалата се записва и обработва допълнително. В разгледаните случаи е необходимо изграждането на информационно-измервателни системи. (Употребява се и терминът разпределени измервателни системи. Като по-общо название се използва и понятието системи за събиране на данни.)
Според съвременните схващания в общия случай информационно-измервателната система е сложно средство за измерване, изградено от измервателни преобразуватели, мерки, уреди и комутатори, свързващи линии, цифрови и аналогови изчислителни устройства, предназначени за автоматизирано получаване на данните от изследвания обект, за обработка на измервателната информация и за преобразуване на данните в изходни сигнали на системата.
Информационно-измервателните системи могат да се класифицират по различни признаци. Според предназначението си те се разделят на :
• Системи за събиране на измервателна информация от изследвания обект, наречени измервателни системи;
• Системи за контролиране на работата на сложни машини и агрегати при различни технологични процеси, наречени системи за автоматичен контрол;
• Системи за откриване на технически неизправности на различни обекти, наречени системи за техническа диагностика.
Според разстоянието от изследвания (контролирания) обект до потребителя на информация информационно-измервателните системи са с близко или далечно действие. Системите с далечно действие се използват при разстояния от няколко километра до десетки и хиляди километри и се наричат още телеизмервателни или телеметрични системи. Ако информацията се обменя по радио канали те се наричат радиотелеметрични системи.
Нов етап в развитието на информационно-измервателните системи са измервателно-изчислителните комплекси. Те също са автоматизирани системи за измерване, като в състава им е включена електроизчислителна машина или компютър. Те не само обработват резултатите от измерването, но и управляват самият измервателен процес по твърда или гъвкава програма, а също така и необходимите въздействия върху изследвания обект.
При изграждането на информационно-измервателните системи се използват разнообразни функционални възли:
• първични измервателни преобразуватели (най-често на неелектрически величини в електрически), които възприемат измерваната величина и я предават към информационно-измервателната система;
• превключващи устройства (комутатори), осъществяващи периодично свързване на преобразувателите към системата или към каналите за връзка;
• унифициращи устройства, осигуряващи единна изходна физична величина (електрическа или пневматична), която се изменя в точно определени граници;
• измервателни устройства, осъществяващи различни измервателни операции (сравняване с мярка, квантуване, аналогово-цифрово преобразуване и др.);
• устройства за съхраняване на информацията в удобена за по-нататъшната обработка вид (запомнящи устройства);
• изходни, включително регистриращи устройства, представящи информацията в подходящ вид;
• логически и управляващи устройства, включително контролери и различни изчислителни машини.
Целесъобразно е посочените основни възли да се разработват и произвеждат така, че да е възможно непосредственото им вграждане в различни информационно-измервателни системи. Така се е стигнало до изграждането на единни държавни системи от уреди и устройства с унифицирани характеристики и конструктивни изпълнения. Освен това уредите и устройствата, които най-често се използват при решаването на определени задачи, се обединяват в така наречените агрегатни комплекси, осигуряващи пълна съвместимост на участващите функционални възли.


1.2. Примерни структури на информационно-измервателни системи.

Структурата на информационно-измервателната система зависи от принципа й на управление – децентрализиран или централизиран. Системите с централно управление се разделят на информационно-измервателни системи с радиална, с магистрална или друга структура. На фиг. 1.1 е показан общият вид на информационно-измервателна система с централизирано управление при радиална структура на системата.


Обмяната на сигнали между функционалните възли се осъществява чрез контролер. Така се получава възможност чрез програмни сигнали от контролера да се изменя редът при обработването на информацията. Директното индивидуално свързване на функционалните възли с контролера довежда до неговото усложняване при голям брой на участващите функционални възли.

Посочените затруднения се преодоляват чрез изграждането на информационно-измервателната система по магистрална структура – фиг. 1.2. При подаване на командите контролерът изработва и допълнителен адресен сигнал, показващ към кой функционален възел трябва да се насочи информацията, постъпваща в магистралата от другите възли. Магистралната структура позволява лесно да се увеличава броят на функционалните възли в информационно-измервателната система.
1.3. Физични принципи за измерване на температурата и температурни скали.
Температурата е мярка за средната енергия на собствените движения на градивните частици на веществата и може да се изрази количествено чрез единици за енергия. Температурните скали представляват израз на линейната връзка между температурата и тази енергия.
    Могат да се определят три основни физични принципа, използвани при температурните измервания:

Целият материал: