МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Курсовая работа по дисциплине
Аналоговые измерительные приборы на тему:
ПРИБОР КСМ3-ПИ1000
Выполнил:
Проверил:
2001 г.
Содержание.
1. Автоматические мосты для измерениятемпературы 2. Медные термометры сопротивления ТСМ
2.1 Назначение
2.2 Технические данные
2.3 Принцип действия и устройство
3. Мосты с искробезопаснойизмерительной схемой КСМ3-ПИ1000
3.1 Назначение
3.2 Технические данные
3.3 Устройство и принцип работы
3.3.1 Электрическая функциональнаясхема автоматического уравновешенного моста
3.3.2 Схема электрическаяпринципиальная уравновешивающего моста
3.3.3 Обеспечение искробезопасности
3.4 Конструкция прибора
3.4.1 Усилитель
3.4.2 Реверсивный электродвигатель
3.4.3 Измерительный блок
3.4.4 Привод диаграммного диска
3.4.5 Устройство записи
3.5 Порядок установки
4. Усилитель У2-01-01
4.1 Устройство
4.2 Усилитель предварительный (УП)Б-13.611.63-02
4.3 Усилитель оконечный (УО)Б-13.611.65-01 4.4 Выпрямитель Б-15.635.75
4.5 Прерыватель б-15.635.76
5. Использованная литература
1. Автоматические мостыдля измерения температуры.
Уравновешенныеавтоматические мосты предназначены для измерения, записи и регулированияэлектрических и неэлектрических величин, связанных функциональной зависимостьюс активным сопротивлением.
Широко распространеныавтоматические мосты для измерения и записи температуры, работающие вкомплекте с терморезистором (рис. 1)
/>
Рис. 1. Принципиальная схема автоматическогомоста для измерения температуры.
В автоматическихуравновешенных мостах используется четырехплечная мостовая схема. На рис. 1обозначены R1, R2, R3, R4 –сопротивления плеч моста; Rt – терморезистор; Rл –сопротивление линии (место измерения температуры может находиться назначительном расстоянии от прибора); Rрп – полное сопротивлениереохорда; Rп – сопротивление, определяемое пределом измерения моста;Uп – напряжение источника питания; Rогр – сопротивление,ограничивающее ток в плечах мостовой схемы.
К основным свойствамсхемы автоматического уравновешенного моста, показанной на рис. 1, относятся:высокая чувствительность; компенсация влияния температурных измененийсопротивлений соединительных проводов (Rл); возможность расширенияпределов измерения шунтированием реохорда сопротивлением Rп (безпотери линейности шкалы).Чувствительностьавтоматического уравновешенного моста
/> , /> (1)
∆Uм –напряжение на выходе измерительной схемы моста при изменении температуры на ∆t0;tп – предел измерения по температуре (tп=tmax-tmin);γ — относительная приведенная погрешность измерений.
Уравнение шкалыавтоматического моста можно получить на основании условий равновесия мостовойсхемы для двух случаев (для упрощения рассматриваем измерительную схему автоматического моста без сопротивлений Rш и Rп): t=tminи t=tmin+Δt, т.е. Rt=Rtmin (движокреохорда в точке 2) и Rt=Rtmin+ΔRt= Rtmin+βtRtmin Δt, где βt –температурный коэфициент сопротивления материала термометра.
Определим эти условия:
(Rtmin+Rл+R1+Rрп)∙R4=R2∙(R3+Rл), (2)
(Rtmin+ΔRt+Rл+Rрп — Rр)∙R4=(R2+Rр)∙(R3+Rл). (3)
Вычитая из уравнения (3)уравнение (2), получаем следующее выражение:
(ΔRt — Rр)∙R4=Rр∙(R3+Rл).
отсюда
Rр=ΔRt∙R4/(R3+R4+Rл)=βt∙Rtmin∙R4∙Δt/(R3+R4+Rл). (4)
Уравнение шкалы прибора можно записать в таком виде:
l=lп∙Rр/Rрп=(lп/Rрп)∙(βt∙Rtmin∙R4/(R3+R4+Rл))∙Δt=c∙Δt; (5)
с≡(lп/Rрп)∙(βt∙Rtmin∙R4/(R3+R4+Rл)), где lп – полная длинареохорда.
Полученное выражение (5)свидетельствует о том, что шкала прибора линейна. Изменение сопротивлениясоединительных проводов (ΔRл), которое может быть вызваноизменением температуры окружающей среды, не оказывает существенного влияния напоказания прибора благодаря трехпроводной схеме включения терморезистора.Покажем это.
Равновесное состояниесхемы для некоторого сопротивления терморезисторов Rt исопротивления линии Rл определяется соотношением
(Rt+Rл+R1+Rрп — Rр)∙R4=(R2+Rр)∙(R3+Rл). (6)
если предположить, чтосопротивление соединительных проводов изменилось на ΔRл, топоказания автоматического моста останутся неизменными, если будет выполнятьсяусловие
(Rt+Rл+ΔRл+R1+Rрп — Rр)∙R4=(R2+Rр)∙(R3+Rл+ΔRл). (7)
вычитая из (7) выражение(6), получим
ΔRл∙R4=(R2+Rр)∙ΔRл,т.е. R4=R2+Rр. (8)
В процессе измерений Rризменяется, поэтому полная компенсация влияния ΔRл возможна дляодной точки шкалы, для которой выполняется условие (8). Целесообразновыполнение этого условия для середины шкалы. Тогда погрешность, вызваннаяизменениями сопротивлений соединительных проводов, для всей шкалы приборанезначительна.
В этом случае выборсопротивления определяется соотношением
R4=R2+Rрп/2. (9)
При градуировкесопротивление каждого из соединительных проводов предполагается равным 2.5 Ом.Для их подгонки до расчетного значения служат специальные уравнительные катушки.
Автоматическиемосты, выполненные по схеме рис. 1, имеют уменьшенное влияние внешних наводок(третий соединительный провод входит в диагональ источника питания, а не вусилитель).
Самонагрев термометраустраняется соответствующим выбором Rогр (для устранения погрешностиот самонагрева ток в термометре не должен превышать 7 – 8 мА). Нестабильностьпереходного сопротивления контакта движка реохорда не вносит погрешности визмерения, так как оно включено последовательно с большим по величине входнымсопротивлением усилителя. Термо- и контактная ЭДС устраняются при питании схемымоста переменным напряжением.
2. Медные термометры сопротивления ТСМ.
2.1 Назначение.Термометры сопротивления ТСМпредназначены для измерения температуры жидких и газообразных сред впромышленных условиях.Термометрысопротивления работают в комплекте с логометрами или автоматическими мостами.
2.2 Технические данные.
Температурные пределыизмерения от –50 до +1000С.
Градуировка: гр. 23.
Конструкция головки: дляТСМ-Х, ТСМ-XII и ТСМ-XIV обыкновенная; ТСМ-XI – без головки с кабельным выводоммарки СРГ; ТСМ-239 – с брызгонепроницаемым штепсельным разъемом и проводомРПШЭ.
Устойчивость кмеханическим воздействиям: для ТСМ-Х, ТСМ-XII, ТСМ-XIV и ТСМ-XI – обыкновенная,для ТСМ-239 – вибротряскоустойчивые и ударопрочные.
Инерционность термометровсопротивления большая.
Термометры с неподвижнымштуцером, ТСМ-XIV – с подвижным штуцером.
2.3 Принцип действия и устройство.
Принцип действия основанна свойстве металлов увеличивать свое электрическое сопротивление при повышениитемпературы.
Чувствительный элементмедных термометров сопротивления состоит из медной изолированной проволокимарки ПЭВ-2 диаметром 0.11 мм, намотанной в 7 – 8 слоев на цилиндрическийпластмассовый каркас, который вставляется в латунную трубку. К каждому концучувствительного элемента припаян вывод из медной проволоки марки ПЭВ-2,диаметром 0.80 мм. Выводы изолированы друг от друга и наружной арматурыфарфоровыми изоляторами или полихлорвиниловой трубкой. В термометрах типа ТСМ-Хи ТСМ-XIV выводы крепятся к зажимам пластмассовой колодки. К выводам термометраТСМ-XI припаивается кабель марки СРГ. Выводы термометра ТСМ-XII крепятся кзажимам пластмассового корпуса, который закрывается крышкой. В корпус ввинченазащитная арматура открытого типа.
Чувствительные элементы сколодками термометров типа ТСМ-Х, ТСМ-XIV помещены в защитную арматуру сголовкой. Колодка крепится к головке при помощи скобы. Головка закрываетсяметаллической крышкой. Чувствительный элемент с кабелем СРГ термометра ТСМ-XIвставляется в защитную арматуру со штуцером. На кабель надеваетсяуплотнительный карболитовый штуцер, который ввертывается в металлический штуцерзащитной арматуры.
3. Мосты сискробезопасной измерительной схемой КСМ3-ПИ1000.
3.1 Назначение.
КСМ3-ПИ представляетсобой стационарный одноточечный показывающий и регистрирующий прибор с записьюна диаграммном диске.
Автоматическийуравновешивающий мост предназначен для контроля и записи температуры или другихвеличин, изменения значений которых могут быть преобразованы в изменениеактивного сопротивления.
Прибор КСМ3-ПИ сискробезопасной измерительной цепью. Он работает в комплекте с серийновыпускаемым первичным преобразователем, не имеющим собственного источника токаи не обладающим индуктивностью или емкостью. Прибор выполнен так, что аварийныережимы, возникающие в них в результате короткого замыкания, обрыва или выходаиз строя какого-либо элемента и т.п., не могут вызвать искру в цепи первичногопреобразователя, способную воспламенить взрывоопасную смесь, в которойустановлен датчик (термопреобразователь сопротивления).
Серийно выпускаемыедатчики, которые не имеют собственного источника тока, а также не обладаютиндуктивностью или емкостью и работают в комплекте с прибором, можноустанавливать в помещениях всех классов, согласно классификации ПУЭ, содержащихвзрывоопасные концентрации смесей 1, 2, 3 и 4-й категории, групп Т1, Т2, Т3,Т4, Т5 согласно классификации ПИВРЭ. На установках класса В-1Г нужноиспользовать датчики, удовлетворяющие всем вышеперечисленным требованиям ипредназначенные для работы на открытом воздухе.
При этом сам прибор нужноустанавливать только вне взрывоопасных помещений.
Прибор предназначен дляэксплуатации при температуре окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 500Си верхнем значении относительной влажности 80% при температуре 350Си более низких температурах без конденсации влаги.
Окружающий воздух недолжен содержать вредных примесей, вызывающих коррозию, и механическихвключений (особенно токопроводящих), которые могут повлиять на работу прибора.
3.2 Техническиеданные.
Предел допускаемойосновной приведенной погрешности показаний приборов на всех отметках шкалы притемпературе окружающего воздуха 200С не превышает 0.5% отнормирующего значения измеряемой величины. За нормирующее значение принимаетсяразность оконечных значений диапазона измерения.
Вариация прибора недолжна превышать абсолютного значения предела погрешности по показаниям.
Прибор имеет контрольисправности. При переключении прибора в положение «контроль» указательустанавливается напротив контрольной отметки с погрешностью 3 мм.
Время прохожденияуказателем всей шкалы 16 с.
Допускаемая величинавыброса пишущего устройства не должна превышать 1.5% от нормирующего значенияизмеряемой величины.
Характер успокоенияприбора должен быть таким, чтобы указатель устанавливался не более чем послетрех полуколебаний.
Изоляция электрическихцепей прибора относительно корпуса и цепей между собой в нормальных условияхдолжна выдерживать в течение одной минуты испытательное напряжение переменноготока практически синусоидальной формы частотой 50 Гц, указанное в таблице.
Циферблат приборакруглый, белого цвета.
Длина шкалы 0.6 м.
Диск диаграммный снаружным диаметром 250 мм с длиной отсчетной дуги 95 мм. Привод диаграммы отсинхронного электродвигателя.
Время одного оборотадиаграммы 24 ч.
Питание силовой цепиприбора 220 В, 50 Гц. Потребляемая мощность прибора не превышает 40 ВА.
Измерительная цепьпитается от обмотки силового трансформатора усилителя.
При изменении напряженияпитания силовой электрической цепи прибора на плюс 10% и минус 15% отноминального значения изменение показаний не превышает половины абсолютногозначения предела допускаемой основной приведенной погрешности.
Изменение показанийприбора, вызванное изменением температуры окружающего воздуха от 200Сдо любой температуры в пределах от 5 до 500С, на каждые 100Сне должно превышать 0.3% от нормирующего значения измеряемой величины.
Изменение показанийприборов, вызванное влиянием внешнего магнитного поля напряженностью 400 А/м,образованного переменным током частотой 50 Гц, при самых неблагоприятных фазе инаправленности поля, не должно превышать 1.0% от нормирующего значенияизмеряемой величины.
Изменение показанийприборов, вызванное влиянием паразитного напряжения постоянного и переменноготоков между любым измерительным зажимом и заземленным корпусом (продольнаяпомеха), равного 100% диапазона измерения прибора и имеющего любой фазовыйугол, не должно превышать половины предела основной допускаемой погрешностиприбора.
Вариация показанийприборов при этом не должна превышать абсолютного значения предела основнойдопускаемой погрешности.
В уравновешенных мостахза диапазон измерения принимается произведение входного сопротивления надиапазон измерения тока датчика.
Заход указателя закрайние отметки шкалы должен быть не менее 1.0% от длины шкалы.
Прибор имеет устройстводлительной многосуточной записи. Ширина линии записи не должна превышать 0.8мм.
Вероятность безотказной работыза 2000 часов – 0.82%; средний срок службы – 6 лет; ресурс прибора до среднегоремонта должен быть не менее 16000 часов. Под вероятностью безотказной работыпонимается вероятность того, что в данном интервале времени или в пределах заданной наработки не возникает отказ изделия.
3.3 Устройство ипринцип работы.
3.3.1 Электрическая функциональнаясхема автоматического уравновешенного моста.
/>
Рис.2. Схема электрическая функциональная автоматического уравновешенногомоста:
1 – реохорд; 2 –усилитель; 3 – электродвигатель; 4 – редуктор; R1, R7, R8 – резисторыизмерительной схемы; Rt – сопротивление термопреобразователя.
Схема (рис. 2)представляет собой уравновешенный мост, состоящий из резисторов с постояннымисопротивлениями R1, R7,R8, сопротивления реохорда 1 с ползунком исопротивления термопреобразователя Rt.
В однуиз диагоналей моста через делитель подается напряжение 1.5 В (50 Гц), другаядиагональ подключена к входу уравновешивающей системы, состоящей из усилителя 2и электродвигателя 3. электродвигатель через редуктор 4 связан с ползункомреохорда, указателем и пером (последнее на схеме не показано).
При измененииконтролируемой температуры меняется сопротивление термопреобразователя, чтовыводит из равновесия мостовую цепь. Появляется напряжение рассогласования,которое усиливается усилителем и приводит во вращение электродвигатель. Валэлектродвигателя связан с движком реохорда так, что перемещение ползунка пореохорду продолжается до положения, обеспечивающего уравновешивание мостовойцепи.
Таким образом, положениеползунка и связанных с ним указателя и пера прибора однозначно определяетвеличину сопротивления термопреобразователя, и, следовательно, величинуизмеряемой температуры.
3.3.2 Схема электрическаяпринципиальная уравновешивающего моста.
Питание измерительнойцепи (рис. 3) осуществляется напряжением 6.3 В переменного тока одной изобмоток усилителя.
Сопротивление резисторовR1,R2,R7,R8 мостовой цепи определяется расчетным путем для каждой градуировкии предела измерения прибора.
/>
Рис. 3. Схема электрическаяпринципиальная уравновешенного моста КСМ3-ПИ.
Перечень элементов к схеме электрическойпринципиальной уравновешенного моста КСМ3-ПИ.Обозначение Наименование Кол. С3, С4 Конденсатор К-50-6-15-50 неполярный 2 С7, С8 Конденсатор МГБЧ-1-3а-500-0.5 2 В1, В2 Тумблер ТП1-2 2 М1 Электродвигатель конденсаторный асинхронный реверсивный Д-32 1 М2 Двигатель синхронный ДСД2-П1-220 1 Пр Предохранитель ВП1-1-1А 1 R Намотка реохорда 2 R3 Проволока ПдВ-20-0.2 280 мм R5 Проволока ПдВ-20-0.2 280 мм R11, R12 Резистор МЛТ-0.5-51 2 R17 Резистор IIСП-II-0.5-150 кОм +20%-В-ОС-3-16 1 D1-D4 Диод Д223А 4 3 Усилитель У2-01-01 1 Ш Разъем внешних соединений 1
Данные резисторовизмерительной цепи прибора КСМ3-ПИ.
Обозначение градуировки
Диапазоны измерений, 0С R1 R4 R7 R8 R10 Ом 23
От –50 до 0
0т –50 до 50 300
9.88
20.66 300
51.39
60.58
9.22
20.10
Сопротивление обмоткиреохорда составляет приблизительно 202 Ом (для намоток из сплава ПдВ-20) илиоколо 85 Ом (для намоток из манганина). Обмотка реохорда шунтируется резисторомR4, величина которого подбирается отдельно к каждому реохорду в зависимости отградуировки и предела измерений. Токосъемник реохорда имеет сопротивление такоеже, как и обмотка реохорда, и для уменьшения наводок от магнитных полейзакорочен.
Шлейфы служат для точнойрегулировки размаха шкалы прибора при градуировке, а также для компенсациипогрешности, вызванной износом обмотки реохорда. Допускается включение одногошлейфа последовательно с обмоткой реохорда.
Резистор R6 служит дляснижения напряжения питания измерительной цепи от обмотки 6.3 В силовоготрансформатора усилителя.
Так как длина и сечениепроводов, соединяющих термопреобразователь сопротивления с прибором, могут бытьразличными в зависимости от места установки, то в измерительную цепь моставведены уравнительные катушки R2 и R9, сопротивление которых во время монтажауменьшают на величину сопротивления соединительных проводов.
Начальное сопротивлениеуравнительной катушки составляет 2.5 Ом.
Третий соединительныйпровод цепи термопреобразователя вводят с целью уменьшения погрешности прибораот изменения сопротивления медных соединительных проводов при отклонениитемпературы окружающей среды от нормальной. В мостах также введен контрольисправности прибора. При установке переключателя в положение «контроль» иперемычки в положение «градуировка» клеммы А, В, С замыкаются и параллельно резисторуR8 включается резистор R10, что вызовет разбалансировку схемы. Указатель долженустановиться против красной отметки на шкале.
3.3.3 Обеспечение искробезопасности.
Искробезопасностьизмерительной цепи прибора обеспечивается:
– Специальнымконструктивным исполнением элементов и прибора;
– Введением в схемустабилизированного источника питания ИПС3-01И и усилителя в искробезопасномисполнении У2-01-01;
– Подсоединениемдатчика на отдельный клеммник, закрытый опломбированной крышкой;
– Наличием накрышке приборной таблички с обозначением вида взрывозащиты, надписи«искробезопасная цепь» на крышке реохорда, а также на крышке, закрывающейпереходную колодку;
– Пломбированиемшасси и крышки прибора;
– Невзаимозаменяемостьюштепсельных разъемов. Невзаимозаменяемость обеспечивается соответствующейдлиной жгутов и различными типами разъемов;
– Установкой навходе усилителя специального неразъемного искрозащитного блока, залитоготермореактивным компаундом и состоящего из двух пар встречно-параллельновключенных диодов D1 — D4 и двух ограничительных резисторов R11, R12. при этомпредусматривается дублирование диодов.
Жгуты искробезопасныхцепей окрашены в синий цвет и отделены от искровых жгутов на расстояние неменее 8 мм. Монтаж искробезопасных цепей выполнен отдельными жгутами,заключенными в трубку или экранированными.
3.4 Конструкцияприбора.
Прибор КСМ3-ПИконструктивно выполнены в прямоугольном стальном корпусе, приспособленном длящитового монтажа. Корпус прибора закрыт крышкой с застекленным круглым окном,через которые видны шкала, диаграммный диск, указатель и перо с держателем. Налицевой стороне шасси установлены выключатель и предохранитель. Шасси приборафиксируется в рабочем положении защелкой, расположенной справа на шасси. Чтобыоткрыть шасси, нужно нажать на рукоятку защелки вверх и потянуть шасси на себя.
На внутренней сторонешасси установлены реохорд, реверсивный двигатель, привод диаграммного диска,переходная колодка.
На задней стенке корпусарасположены: измерительный блок, усилитель, блок конденсаторов, разъем внешнихсоединений, переходная колодка.
При необходимости крышкаприбора легко снимается, для чего достаточно нажать на верхнюю ось шарнира иутопить ее на глубину, равную толщине рамки корпуса. При снятии крышки нужнособлюдать осторожность – необходимо придержать ось рукой для предотвращениявыталкивания ее пружиной.
Намотки реохорда итокосъемника размещены на пластмассовом каркасе, имеющем две кольцевыепроточки. В качестве основания для намотки реохорда применяется изолированнаямедная проволока. Внутри каркаса расположены шунтирующий резистор и шлейфы.Шлейфы выполнены в виде натянутой петли, ветви которой соединяются между собойподвижными ползунками. После перемещения ползунков по петле они должны быть зафиксированы.Ползунок реохорда укреплен на металлическом рычаге, закрепленном на втулке,которая приводится во вращение реверсивным двигателем. Реохорд закрыт стальнойсъемной крышкой, которая защищает его от наводок, создаваемых электромагнитнымиполями, и одновременно предохраняет его от механических повреждений.
3.4.1 Усилитель.
В приборе устанавливаетсяусилитель в искробезопасном исполнении У2-01-01.
Питание усилителяосуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Мощность, потребляемаяполупроводниковым усилителем – не более 15 ВА.
Усилитель совместно среверсивным двигателем Д-32 работают в качестве нуль-индикатора и предназначеныдля усиления напряжения постоянного тока с преобразованием его в переменный токчастотой 50 Гц, а так же переменного тока той же частоты.
Регулированиекоэффициента передачи усилителя производится резистором R5, встроенном вусилителе, и R17, расположенном на выносном кронштейне слева от усилителя.
Искробезопасность входныхи выходных цепей усилителя обеспечивается следующими способами:
– Выведением цепей питанияизмерительной схемы моста на отдельный разъем Ш2 силового трансформатора;
– Введением экранов в трансформаторусилителя и выведением первичной обмотки отдельно от остальных;
3.4.2 Реверсивный электродвигатель.
В приборе установленреверсивный асинхронный электродвигатель Д-32 с обмоткой управления на 12 В.напряжение питания обмоток возбуждения – 127 В.
Электродвигательпредназначен для перемещения ползунка реохорда, указателя и пера, а также дляприведения в действие других кинематических узлов прибора. Асинхронныеконденсаторные электродвигатели Д-32 выполнены конструктивно вместе средуктором, снижающим обороты электродвигателя до 24 об/мин или 72 об/мин навыходном валу редуктора, при номинальных напряжениях на обоих обмоткахдвигателя и номинальном моменте на валу.
Статор электродвигателясостоит из двух обмоток, намотанных на восьми одинаковых катушках. Каждаяобмотка образует две пары явно выраженных полюсов. Обмотка управлениядвигателя включается на выход усилителя, а обмотка возбуждения через делитель,состоящий из двух конденсаторов, включается на напряжение питания 220 В.
Для согласования сопротивления управляющей обмотки с выходным сопротивлением усилителяпредназначены конденсаторы С3 и С4 емкостью по 50 мкФ. Конденсаторы образуют суправляющей обмоткой резонансный контур, настроенный на частоту 50 Гц.
Номинальный момент Мн=1700гс*см при номинальном напряжении на обеих обмотках двигателя и скоростивращения выходного вала 24 об/мин. Потребляемая мощность – не более 12 ВА.
Ротор двигателякороткозамкнутый, типа беличьей клетки, собран из пластин электротехническойстали и вращается на шариковых подшипниках.
Двигатель рассчитан нарежим длительной эксплуатации и особого ухода не требует. При нормальныхусловиях работы не реже двух раз в год следует промывать подшипники и шестерниредуктора бензином. Перед установкой ротора в корпус шарикоподшипники обильносмазать консистентной смазкой ЦИАТИМ-201. зубья шестерен заполнить, а остальныетрущиеся части редуктора покрыть этой же смазкой.
После сборки двигательнеобходимо проверить на напряжение трогания. Двигатель должен вращаться вобоих направлениях при напряжении на управляющей обмотке не более 0.6 В.
3.4.3 Измерительный блок.
Все резисторыизмерительной цепи смонтированы в блоке, укрепленном на задней стенке корпуса.В том же блоке смонтированы с наружной стороны резисторы R2 и R9.
Выходные клеммы «плюс»,«минус», A, B, C, имеющиеся в блоке, выведены снаружи на заднюю стенку прибораи закрыты съемной крышкой. На этой крышке нанесена надпись «Вход /Искробезопасная цепь».
Уравнительные резисторыR2 и R9 служат для подгонки сопротивлений присоединительных проводовтермопреобразователя сопротивления до величины 2.5 Ом.
В блоке установленпереключатель, позволяющий переключать прибор из рабочего состояния вконтрольное, а также перемычка. В положении «работа» перемычка из схемыисключена, а в положении «градуировка» используется в контроле исправности,замыкая клеммы B и C. Печатная плата с установленными на ней элементами схемыкрепится к корпусу блока.
Плата блока покрыта состороны монтажа специальным лаком, предохраняющим ее от окисления и замыканияпри попадании на нее пыли. Схема электрическая соединений измерительного блокапоказана на рис. 4.
/>
Рис. 4.Схема электрическая соединений измерительногоблока моста.
3.4.4 Привод диаграммного диска.
Приводдиаграммного диска состоит из синхронного двигателя ДСД2-П1-220, редуктора ифрикционной планшайбы. Последняя позволяет вручную правильно устанавливатьдиаграммный диск по отношению к указателю времени, укрепленному на платеприбора. Диаграммный диск надевается на ступицу планшайбы и закрепляется на нейбыстросъемной шайбой. Скорость вращения диаграммы – 1 оборот за 24 часа.Двигатель привода диаграммы включается общим переключателем прибора.
3.4.5 Устройство записи.
В приборах установленасистема для осуществления длительной записи.
Перо связано с указателемчерез шестерню реохорда и зубчатый сектор. Правильное положение пера надиаграммном диске устанавливается специальным регулировочным винтом, смещающимдержатель пера по отношению к рычагу.
Перо можно снимать сдержателя, на который оно насажено. Чернила наливаются в чернильницу, откуда покапилляру подаются на бумагу. Качество записи зависит от уровня чернил вчернильнице и может регулироваться изменением уровня. Например, при записи вовсем диапазоне необходимо следить, чтобы уровень чернил совпадал с положениемпера на середине диаграммного диска. По мере расходования чернил рекомендуетсяподнимать чернильницу.
В случае засорения илипопадания в капилляр воздуха систему записи следует продуть через выступающийотвод в пробке чернильницы.
3.5 Порядок установки.
Прибор должен бытьустановлен в хорошо освещенном помещении с чистым и сухим воздухом инезначительно меняющейся температурой. Желательно иметь вокруг щита, на которомустановлен прибор, застекленную перегородку, отделяющую его от остальной частипомещения.
Прибор КСМ3-ПИ долженбыть установлен только вне взрывоопасных помещений.
Для удобства обслуживанияось указателя должна находиться на высоте 1.4 — 1.6 м от уровня пола.
Желательноэксплуатировать приборы при температуре не выше 400С.
Схема внешних подключенийприведена на рис. 5.
/>
Рис. 5. Схема подключения прибора.
Питание к приборамподается через разъем РША, установленный на задней стенке корпуса.
Основные межузловые электрическиесоединения приборов показаны на рис. 6.
Нельзя располагать вблизиприбора мощные источники электромагнитных полей (силовые трансформаторы,дроссели, электродвигатели, электрические печи, неэкранированные силовые кабелии т.п.).
Питание прибора осуществляетсянапряжением 220 В переменного тока. При сильных помехах питание подается черезразделительный трансформатор мощностью не менее 100 ВА. Не допускаетсяпрокладка проводов силовой цепи и измерительной линии в одном жгуте или трубе.
/>
Рис. 6. Схема электрическая соединений.
1 – реохорд; 2 –электродвигатель привода диаграммного диска; 3 – электродвигатель реверсивный;4 – предохранитель; 5 – переключатель; 6 – разъем внешних соединений; 7 –измерительный блок; 8 – усилитель; 9 – блок конденсаторов; 10 – резистор R17;11 – блок искрозащитный; А – контакт; В – жила.
Прибор подключается ксети через плавкий предохранитель и двухполюсный выключатель. Заземлениеподключается к клемме «земля», расположенной на задней стенке прибора. Кабельтермопреобразователя сопротивления присоединяется к клеммам блока А, В и С,выведенным на заднюю стенку корпуса прибора.
Нельзя допускать петель всоединительных проводах. Соединительные провода должны быть перевиты. Всесоединительные и компенсационные провода от датчика должны быть по всей длинезаключены в стальную трубу, надежно заземленную у прибора.
Подключать к приборутермопреобразователь сопротивления через уравнительные сопротивления следует вследующем порядке:
– Закоротив клеммыголовки термопреобразователя сопротивления медной проволокой небольшой длины,измерить суммарное сопротивление соединительных проводов попарно;
– По результатамизмерения составить три уравнения и определить по ним величину сопротивлениякаждого провода, идущего от датчика.Отмотать от резистора R2,включенного в линию провода А, часть проволоки с сопротивлением, равнымсопротивлению провода А, а от резистора R9, включенного в линию провода С,часть проволоки с сопротивлением, равным сопротивлению провода С. указанныеизмерения сопротивления и подгонку их производят с максимальной точностью дотысячных долей Ома.Резисторы R2 и R9 прикрепить свнешней стороны под крышкой измерительного блока, припаять соединения и подключитьТСМ к прибору, предварительно сняв закорачивающую проволочку у его головки.
4. Усилитель У2-01-01.
4.1 Устройство.
Конструкция усилителявыполнена по блочно-модульному принципу и представляет собой наборфункциональных блоков:
– Усилитель предварительныйУП
– Усилительоконечный УО
– Трансформатор Тр
Блок УП выполнен в виде печатной платы сразмещенными на ней элементами схемы.
Электрические соединенияУП осуществляются с помощью штепсельного разъема, через который присоединяют кУП выходы измерительной схемы, и контактов для подпайки проводов межблочныхсоединений.
Оконечный усилитель УОвыполнен на двух печатных платах. Электрические соединения с внешними цепямиосуществляются штепсельным разъемом, укрепленном на блоке, межблочные контактами, расположенными на печатной плате.
Трансформатор Тр выполненна магнитопроводе ШЛМ 20×25 и снабжен штепсельным разъемом для подключенияпитания и контактами для межблочных соединений.Шифр усилителя Обозначение комплекта документации Обозначение комплектов документации модулей УП УО Тр У2-01-01 Б-12.647.70-02 Б-13.611.63-02 Б-13.611.65-01 Б-13.652.09-01 Позиционное обозначение блока Обозначение комплекта документации Применяемые в блоке унифицированные модули УП Б-13.611.63-02
Входной трансформатор Б-13.651.99
Модулирующий трансформатор Б-13.651.99-01
Выпрямитель Б-15.635.75
Прерыватель Б-15.635.76 /> /> /> /> /> /> />
4.2 Усилительпредварительный УП Б-13.611.63-02.
Схема электрическаяпринципиальная предварительного усилителя приведена на рис. 7.
Сигнал переменного токапоступает с измерительной схемы прибора через штепсельный разъем Ш (контакты 1,2) на первичную обмотку входного трансформатора Тр2. Входной трансформаторгальванически разделяет цепь датчика прибора и общую точку схемы усилителя.
/>
Рис. 7. Схема электрическая принципиальнаяусилителя предварительного УП Б-13.611.63-02..
С вторичной обмоткитрансформатора Тр2 сигнал поступает на прямой вход (10) первого каскадаусиления — Э2, выполненного на интегральной микросхеме.
Сигнал на выходе (5) Э2находится в фазе с входным сигналом.
Инвертирующий вход (9) Э2используется для введения с выхода сигнала отрицательной обратной связи.Глубина этой связи определяется требуемым усилением и стабильностью работыкаскада. Глубина отрицательной обратной связи устанавливается соотношениемвеличин резисторов R3, R4, R5.
Усиление каскада меняетсяза счет изменения глубины обратной связи с помощью переменного резистора R5.кратность регулировки усиления не менее 3.
Для предотвращениявозбуждения каскада на высоких частотах используется конденсатор С1 и цепь R2,С2.для подавления второй гармоники, возникающей во входной цепи блока, иликвадратурной составляющей усиливаемого сигнала служит прерыватель избирательнойобратной связи (прерыватель) Э3, включенный в цепь отрицательной обратной связиЭ2.
Принцип действияпрерывателя основан на том, что отрицательная обратная связь каскада,осуществляемая по цепи прерывателя, не влияет на степень усиления сигнала,имеющего такой же фазовый сдвиг, что и напряжение, управляющее цепью коммутациипрерывателя.
Питание прерывателяосуществляется от модулирующего трансформатора Тр1. для качественной работыпрерывателя управляющее напряжение должно иметь прямоугольную форму, чтодостигается с помощью цепи, состоящей из диодов D1 и D2 и ограничительногорезистора R6.
С выхода первого каскадаусиливаемый сигнал поступает через разделительный конденсатор С3 на входвторого каскада усиления Э5.
Во втором каскаде к цепиООС (выводы 4 и 5) может быть подключен внешний резистор для дистанционногоизменения усиления всего усилителя. В эту цепь может быть подано такжеуправляющее напряжение.
Питание обоих каскадовусилителя осуществляется от модуля выпрямителя Э4 с фильтрами и стабилизациейвыпрямленного напряжения. Переменное напряжение подводится к выводам 2 и 4выпрямителя. С вывода 1 снимается положительное, а с вывода 5 отрицательное,относительно общей точки (вывод 3), постоянное напряжение.
4.3 Усилительоконечный (УО) Б-13.611.65-01.
Схема электрическая принципиальная приведена на рис. 8.
/>
Рис. 8. Схема электрическая принципиальнаяусилителя оконечного.
Оконечный усилительвключает в себя предоконечный усилитель и усилитель мощности.
Предоконечный усилительвыполнен на транзисторах Т1, Т2, Т3. Первый каскад – усилитель на транзистореТ1, включенном по схеме с общим эмиттером; второй каскад – повторитель,выполненный на транзисторах различной полярности, и отличается малымпотреблением тока в режиме отсутствия сигнала.
Усилитель мощностивыполнен на транзисторах Т4, Т5 по схеме последовательного питания. Элементыцепи смещения R7… R10, D8…D11 обеспечивают работу каскада в режиме АВ и еготемпературную стабильность.
Конденсатор С1 –переходной, С7, С8 – для предотвращения паразитной высокочастотной генерации.
Согласованиепредоконечного усилителя с усилителем мощности, а также инвертирование фазы длядвухтактной схемы усилителя мощности осуществляется с помощью переходноготрансформатора Тр.
Отрицательная обратнаясвязь, осуществляемая через резистор R4, помимо стабилизации коэффициентапередачи оконечного усилителя, уменьшает выходное сопротивление усилителя. Этоспособствует улучшению механических характеристик двигателя и снижениюдобротности замкнутой следящей системы, следствием чего является увеличение ееустойчивости.
Питание предоконечногоусилителя осуществляется от выпрямителя, собранного по схеме удвоения состабилизацией выходного напряжения. Элементы удвоения – С4, С6, D6, D7.элементы стабилизации – R6, D4, D5.
Питание усилителямощности осуществляется от выпрямителя Э без фильтра.
Входной сигнал подаетсяна выводы 2 и 6.
Переменное питающеенапряжение подводится к контактам 9, 3, 8 оконечного усилителя и к контактам 1,2, 4 штепсельного разъема Ш1 (Б-13.611.65). Цепь управления – выводы 1, 7 иконтакты 1, 2 штепсельного разъема Ш2.
Выход на двигатель –контакты 3 и 4 штепсельного разъема Ш2. переменное питающее напряжениепредварительного усилителя снимается с выводов 4 и 5.4.4Выпрямитель Б-15.635.75.
/>
Рис. 9. Схема электрическая принципиальнаявыпрямителя Б-15.635.75
Перечень элементов ксхеме электрической принципиальной выпрямителя Б-15.635.75. Обозначение Наименование Кол. R1, R2 Резистор МЛТ-0.25-150 Ом +10% 2 R3, R4 Резистор МЛТ-0.25-300 Ом +10% 2 C1, C2 Конденсатор К50-6-15-100 2 D1, D2 Стабилитрон КС168А 2 Э Диодная сборка КЦ407А 1
Схемаэлектрическая принципиальная приведена на рис. 9.
Диодный мост Э и обмоткатрансформатора со средней точкой образуют два последовательно включенных,разной полярности выпрямителя, образованных двухполупериодными схемами сосредней точкой каждый. На выходе выпрямителей включены Г-образные фильтры R3,С1 и R4, С2.
Выходные напряжениястабилизируются стабилитронами D1 и D2.
4.5 ПрерывательБ-15.635.76.
Схемаэлектрическая принципиальная приведена на рис. 10.
/>
рис. 10. Схема электрическая принципиальнаяпрерывателя Б-15.635.76.
Прерыватель состоит изпараллельно включенных цепей, образованных конденсатором С1 и интегральнымпрерывателем Э1 в одной цепи, затем С2 и Э2 – в другой. Прерыватели цепямиуправления включены таким образом, что когда прерыватель Э1 находится воткрытом состоянии, прерыватель Э2 закрыт.
5. Использованная литература.
1. Потенциометры и уравновешенные мостыавтоматические, приборы с токовым входом. Техническое описание и инструкция поэксплуатации.
2. Приборы автоматические следящегоуравновешивания. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
3. Аналоговые электроизмерительныеприборы: Учебное пособие для вузов по спец. «Информ. – измер. техника» / Е.Г.Бишард, Е.А. Киселева, Г.П. Лебедев и др., — 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высшая Школа, 1991 – 415 с.
4. Медные термометры сопротивления ТСМ.Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
5. Усилители У-1, У-2, У-3. Паспорт.