對于無前置放大的動圈式溫度儀表,如XCT系列,因無室溫自動補償裝置,操作工一旦不能及時調(diào)節(jié)機械零位,冬夏兩季溫度顯示附加誤差就會高達20℃(對K型儀表而言),這個誤差超出儀表基本誤差的兩倍。每次檢定,都要隨季節(jié)不同重新調(diào)節(jié)機械零位。為提高測量準確度,降低誤差,在原有儀表的基礎(chǔ)上加裝一溫度補償裝置。
一、工作原理
把具有正溫度系數(shù)的銅電阻,接到橋路的一臂,當溫度變化時,銅電阻Rcu變化,使橋路輸出一與溫度成正比變化的毫伏信號,此信號串接于熱電偶回路與電偶信號疊加,就能達到溫度自動補償?shù)淖饔谩k娐穲D如圖所示:
二、電路解釋及參數(shù)設(shè)定
1.橋路設(shè)計:
R1、R2、R3、Rcu組成橋路,為使兩支路I1、I2恒定且相等,不隨Rcu變化而變化,故取R1、R2較大且相等。
取R1=R2=(1000±2)Ω(用精密金屬膜電阻,用萬用電橋精選)。
取R3=10.00Ω(用精密金屬膜電阻,用萬用電橋精選),Rcu取值在0℃時也取10.00Ω,當溫度在0℃時,Rcu=R3,R1=R2,橋路平衡,A、B電位相等,UBA=0,補償就是0℃。
因為銅電阻Rcu難以在0℃環(huán)境取值,故在室溫20℃時取。
查表Cu50熱電阻微分電阻值:,
則對10Ω的銅電阻的微分電阻值為:
dR/dt=0.214/5=0.043Ω/℃
所以在20℃,10Ω(0℃)的銅電阻值為:
Rcu=10+0.043×20=10+0.86=10.86(Ω)
用0.13mm漆包線在20℃下量出10.86Ω阻值,繞到骨架上,把Rcu接到橋路中。
設(shè)I1=I2=1mA
則在20℃時,UBA=UB-UA=1mA×10.86Ω-1mA×10.00Ω=0.86mV。此值比在20℃時所要補償?shù)?.82mV稍大。所以I1=I2應修正為0.95mA。
即:UBA=0.95×(10.86-10.00)=0.817≈0.82mV。符合要求。
則橋路供電電壓:V=UCD=0.95mV×(1000+10)Ω=0.96(V),由于銅電阻的微分電阻值為線性的,所以在0~40℃范圍內(nèi)均符合要求。
2.電源設(shè)計:
電源用XCT儀表本身變壓器,本人試著用控制板電源、斷偶保護電源,對儀表均有影響,所以只好用指示燈電源,該電源交流為(5~6)V,整流為直流(6~7)V,對穩(wěn)壓的穩(wěn)定性來講偏低,所以只好采用倍壓整流。這樣UED在12V以上。
D1、D2為IN4007。C1、C2取25V/100μF即可。R3為限流電阻,D3為穩(wěn)壓二極管,取穩(wěn)壓值為6V。
若ID3=10mA(此電流穩(wěn)壓值最好),則=600Ω
功率為V2/R=36/600=6/100(W),用1/4普通電阻即可。
R4為分壓電阻,此電阻取值要準確,要用金屬膜電阻。
R4=UF-UC
因為UF不一定正好為6V,對一支具體的穩(wěn)壓管可能有偏差,要用數(shù)顯表測量UF,再算出R4。UF要用數(shù)顯表測出小數(shù)點后兩位,R4也要精確到小數(shù)點后兩位。
以上設(shè)計是對于配K型電偶的儀表而言,對于S型、E型等儀表,橋路電路可以不變,穩(wěn)壓6V以前的電路不變(這樣有利于批量生產(chǎn)),只是改變R4,這樣UCD就變了。I1=I2,則UBA=UB-UA=I1(10.86-10.00)就能改變,這樣就可以制作補償不同型號的溫度補償器。
三、安裝
把Rcu裝在后面空余的接線柱上,其他元件焊到一廢棄的測量板上,裝到表一側(cè)的空余地方(鐵板留有長方孔,裝上一個插座即可),A、B端串接于電偶與測量電路,此電路經(jīng)過驗證,效果良好。
本附加電路原理與結(jié)構(gòu)簡單,成本很低(約2~3元),但對儀表的零位自動補償效果很好,這樣可以消除溫度帶來的附加誤差,也可減少操作工隨時調(diào)機械零位麻煩,這是對動圈表30年來的一次改革。
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