У цій статті описані передумови до створення лабораторного стенду що дозволяє автоматизувати процес виміру температурних характеристик NTC терморезисторов. Розроблено його структурну схему та алгоритм функціонування.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Бєляєв Олексій Олегович


LABORATORY FACILITY FOR MEASURING THE CHARACTERISTICS OF NTC THERMISTORS

This article describes the background of the establishment of the laboratory facility which allows to automate the process of measuring the temperature characteristics of NTC thermistors. Block diagram and algorithm of operation has been designed.


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: 2010
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Лабораторний стенд для вимірювання характеристик NTC терморезисторов'

    Текст наукової роботи на тему «Лабораторний стенд для вимірювання характеристик NTC терморезисторов»

    ?УДК 621.04.05

    ..

    ЛАБОРАТОРНИЙ СТЕНД ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК NTC

    У цій статті описані передумови до створення лабораторного стенду позво-

    NTC -

    морезісторов. Розроблено його структурну схему та алгоритм функціонування.

    ; ; ; NTC;

    стенд; Характеристики; температура.

    A.O. Belyaev

    LABORATORY FACILITY FOR MEASURING THE CHARACTERISTICS

    OF NTC THERMISTORS

    This article describes the background of the establishment of the laboratory facility which allows to automate the process of measuring the temperature characteristics of NTC thermistors. Block diagram and algorithm of operation has been designed.

    Measurements; measurements automation; thermistors; NTC; laboratory facility; characteristics; temperature.

    Використання NTC терморезисторов в якості первинних термоперетворювачів в вимірювальному обладнанні поряд з їх перевагами, такими як

    ,

    номенклатура виконання [6,7], має і ряд суттєвих недоліків [5,6] ускладнюють їх застосування:

    | Нелінійність вихідної характеристики (експоненціальна залежність

    );

    | (,).

    Крім того, при проектуванні вимірювальних схем на основі NTC терморезисторов необхідно враховувати широкий динамічний діапазон зміни

    , , , для запобігання впливу саморазогрева на результати вимірювання.

    Якщо параметри вимірювальних ланцюгів можуть бути визначені виходячи з розрахунків або моделювання, оскільки є загальними для всіх терморезисторов будь-якої серії з заданими параметрами (опору, коефіцієнт рассея-,), -терістікі можуть бути здійснені тільки на підставі експериментальних даних в процесі калібрування конкретного термистора . Звичайно, необхідність калібрування і критерії її виконання (кількість калібруванню параметрів, кількість опорних точок і методи апроксимації) залежать від максимального значення необхідної похибки вимірювання, але якщо вважати цільової прилад вимірювальним, з робочим інтервалом температур від 50 ° С і максимально допустимої похибки вимірювання ± 0 , 1 ° С, то практично в будь-якому випадку знадобитися калібрування чутливого елемента.

    Таким чином, існує необхідність використання коштів, позво-

    NTC (

    різних детермінованих впливах, з подальшою обробкою результа-

    ). -

    NTC , -

    ність температурних випробувань і необхідність вимірювання характеристик відразу декількох зразків.

    Подібна автоматизована система, що включає в себе набір вимірювальних приладів і ПК, що дозволяє проводити вимірювання температурних NTC -

    ванних систем автоматизації експерименту і досліджень [8], або на базі дис.

    Однією з перших спроб створити комплексне рішення, що дозволяє об'єднати вимірювальні прилади і ЕОМ з метою автоматизації вимірювань і, CAMAC (Computer Automated

    Measurement And Control), що почалася в 1966 р в Європі. В кінцевому підсумку це призвело до створення набору стандартів, що описують конструктив і характеристики обладнання входить до складу системи, а також параметри цифрових і аналогових сигналів при взаємодії складових частин обладнання.

    На рис. 1. представлена ​​структурна схема вимірювальної системи на базі CAMAC.

    Мал. 1. Структура системи стандарту CAMAC

    Система побудована по магістральної-модульним принципом, найменша конструктивна одиниця - функціональний модуль, який представляє собою вставну касету. Касети вставляються в каркас-крейт. Для зв'язку функціональних модулів з ЕОМ використовується крейт-контролер.

    На даний момент система CAMAC вже не розвивається, їй на зміну прийшли інші магистрально модульні системи, побудовані на базі платформ PXI (National Instruments) і шин VMEbus (Motorola), Multibus (Intel) і VXI (розширення шини VME).

    Однак незважаючи на те, що побудовані на базі зазначених вище платформ вимірювальні комплекси (наприклад, LabView фірми National Instruments на PXI)

    (), Комплекси є дорогими. Також варто відзначити, що застосування комплексу виправдано тільки в тому випадку, коли необхідний набір приладів (більше двох) і тісний контакт між ними, наприклад, мультиметр, генератор, осцилограф і генератор слів. У тому випадку, коли необхідний всього один або два прилади, і немає необхідності в їх тісній взаємодії, використання таких комплексів є неефективним в силу того, що вартість крейта

    - (

    собою страіваемие ПК) буде вище вартості безпосередньо функціональних ().

    В такому випадку вимірювальний комплекс може бути зібраний на базі дискретних вимірювальних приладів і супутнього устаткування.

    Виходячи з конкретного завдання, а саме: необхідність вимірювання температурних характеристик терморезисторов і термосопротивлений можна сформулювати вимоги до складу вимірювального комплексу:

    | Цифровий мультиметр з сов местімим з ПК інтерфейсом;

    | Касета терморезисторов або термосопротивлений;

    | Аналоговий мультиплексор;

    | ПК або портативний ПК;

    | Камер а тепла / холоду.

    В даний час на ринку представлена ​​велика кількість вимірювальних приладів з цифровими послідовними інтерфейсами (Я8-232, ШВ), які дозволяють при використанні мікро-ЕОМ автоматизувати процес .

    (), -Логізіровать результати вимірювань і робити статистичну оцінку зафіксованих результатів без участі оператора. Такий підхід дозволяє:

    | Виключити вплив людського фактора на процес і результат изме-

    ;

    | Скоротити час одиничного циклу вимірювання і всього процесу в цілому.

    Особливо важливими ці переваги стають при вимірюванні характеристик об'єктів з повільно змінними параметрами, як наприклад, з'їм температурних характеристик терморезисторов і термометрів опору.

    Згідно зі стандартами ГОСТ 21342.15-78 ( «Резистори. Метод визначення температурної залежності опору»), ГОСТ 21342.8-76 ( «Терморезистор. Метод вимірювання температурного коефіцієнта опору»), ГОСТ 21342.7-76 ( «.»), -Них параметрів терморезисторів і термометрів опору необхідно витримувати випробовувані зразки при заданій температурі тривалий час. та,

    (Установка температурного режиму, очікування виходу на робочий режим і фікса). -таній процес затягується ще більше з огляду на те, що необхідно вимірювати характеристики великої кількості зразків.

    Використання автоматизованої системи вимірювання та фіксації результатів вимірювання дозволило б мінімізувати діяльність оператора в процесі вимірювання, і відповідно заощадити час, надавши можливість виконувати іншу роботу, іншими словами автоматизація процесу вимірів дозволяє оптимізувати діяльність дослідника і процес дослідження в цілому.

    Однак при проведенні статистичних випробувань компонентів, з огляду на те, що вимірювальні прилади (наприклад, мультиметри) мають не більше 1-го або 2- ,

    вимірювального приладу кожного з випробуваних зразків. Що Їх оператором, ці дії можуть призвести до помилок (підключення не того каналу з,), -

    . , ,

    дозволяє перемикати в автоматичному режимі або за командами керування від мікро-ЕОМ канали вимірювання. При цьому параметри комутатора не повинні вносити похибка в вимірювання (або складова похибки вимірювань-,

    ).

    Розділ III. Системи й пристрої моніторингу, управління і зв'язку

    Виходячи зі сказаного вище, для поставленого завдання (вимір температурних характеристик терморезисторов і термосопротивлений) можна скласти

    , . 2.

    Мал. 2. Модель вимірювального комплексу для знімання характеристик

    терморезисторов і термометрів опору: 1 - портативний ПК,

    2 - цифровий мультиметр, 3 - аналоговий мультиплексор,

    4 - камера тепла / холоду

    Всі компоненти моделі крім аналогового мультиплексора (3) присутні на ринку вимірювального та лабораторного обладнання і представлені в різних варіантах і з різними характеристиками. Аналоговий мультиплексор, особливо з електромеханічними ключами, дуже складно знайти у вигляді дис, ,

    мультиплексора: до їх кількості, конфігурації і опору відкритого каналу та ізоляції.

    На рис. 3 представлена ​​структурна схема комплексу, в складі якого повинен функціонувати проектований аналоговий мультиплексор.

    Роботою всього вимірювального комплексу в автоматичному режимі управляє персональний або портативний комп'ютер за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення через стандартні послідовні інтерфейси (Я8232, ІБВ). На структурній схемі відображені три основні канали управління:

    | Канал управлен ія камерою тепла / холоду - забезпечує контроль функціонування роботою камерою тепла / холоду: установку робочої температури, режими роботи нагрівачів / охолоджувачів;

    | Канал управління аналоговим мультиплексором - здійснює перемикання вимірювальних каналів (фізичне підключення будь-якого терморезистора з касети опорів до вимірювальних входів цифро);

    | Канал у правління / даних цифрового мультиметра - управління діапазоном і режимом вимірювань, також по цьому каналу здійснюється передача в ПК результатів вимірювань.

    Граф схема алгоритму функціонування лабораторного стенду для вимірювання характеристик ЕТС терморезисторов показана на рис. 4. Кожен цикл вимірювань включає в себе вимірювання характеристик всіх випробовуваних зразків при. -лічества знімаються опорних точок (значень температури) і необхідності статистичних випробувань, випробувань на гістерезис і т.п. Таким чином, про-

    (.. 4),

    яких каталогізуються і після закінчення процесу вимірювання проходять необ- (,..).

    <-;

    ЦМ • АМ

    КС

    тен / ЕО

    -> УУКТХ

    ЦМ - цифровий мультиметр (омметр)

    АМ - Аналоговий мультиплексор КС - касета опорів

    ТЕН / ЕО - терм-оелектро нагрівач / електричний охолоджувач УУКТХ - Пристрій управління камерою тепла / холоду

    Мал. 3. Структурна схема вимірювального комплексу

    В кінцевому підсумку, на підставі отриманих експериментальних даних і результатів моделювання вимірювальних схем для кожного терморезистора, можна визначити значення складових похибки вимірювання (інструментальної та методичної) для заданих методів апроксимації температурної характеристики та варіантів вимірювальних ланцюгів і їх параметрів.

    Мал. 4. Граф схема алгоритму функціонування лабораторного стенду для вимірювання характеристик ИТС терморезисторов

    Подібний лабораторний стенд становить інтерес як в освітньому, -морезісторов і перевірки на практиці результатів моделювання, так і метроло-

    ,

    NTC .

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. ГОСТ 21342.15-78 Резистори. Метод визначення температурної залежності опору.

    2. ГОСТ 21342.8-76 Терморезистор. Метод вимірювання температурного коефіцієнта опору.

    3. ГОСТ 21342.7-76 Терморезистор. Метод вимірювання опору.

    4. www.ni.com - офіційний сайт фірми National Instruments.

    5. Шишков АТ. Терморезистори і їх застосування. - М., 1967.

    6. Меклін Наталія Федорівна Е.Д. Терморезистор: Пер. з англ. / Під загальною ред. Мартюшова К.И.

    - М .: Радио и связь, 1983. - 208 с.

    7. NTC Termostors. Bowthorpe Thermometrics, Thermometrics Inc., Keystone Thermometrics Corporation.

    8.. ... .-.:

    СЗТВ, 2006. - 127 c.

    Бєляєв Олексій Олегович

    Технологічний інститут федерального державного освітнього закладу вищої професійної освіти «Південний федеральний університет» в м Таганрозі.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    347900,. ,. , 81.

    .: 88634328025.

    Belyaev Aleksey Olegovich

    Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education "Southern Federal University".

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    81, Petrovskay street, Taganrog, 347900, Russia.

    Phone: +7863428025.

    УДК 621.396

    Ю.М. Туляков, Д.Є. Шакар, А.А. Калашников

    УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ МЕТОДІВ ВИКОРИСТАННЯ СУЧАСНИХ ЗАСОБІВ РУХОМИЙ

    Наземного радіозв'язку ДЛЯ ОПОВІЩЕННЯ У кризових

    СИТУАЦІЯХ

    Пропонується для оповіщення населення про НС використовувати сучасні рухливі наземні системи зв'язку - стільникового і пейджингового. Дається аналіз характеристик цих систем зв'язку для цих цілей. Визначаються способи впровадження широкомовної розсилки повідомлень для оповіщення.

    Бездротових мереж, пейджингові системи зв'язку; оповіщення про надзвичайні ситуації; трафік передачі даних; широкомовлення.


    Ключові слова: ВИМІРЮВАННЯ / АВТОМАТИЗАЦІЯ ВИМІРЮВАНЬ / терморезисторами / ЛАБОРАТОРНИЙ СТЕНД / ХАРАКТЕРИСТИКИ / ТЕМПЕРАТУРА / NTC / MEASUREMENTS / MEASUREMENTS AUTOMATION / THERMISTORS / LABORATORY FACILITY / CHARACTERISTICS / TEMPERATURE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити