Avtomatlashtirish va boshqarish

Nazorat savollari:

1. Magnitoelektrik millivoltmetrlarga ta'rif bering.

   
   

2. Potensiometrlarning turlari va ishlash prinsipi haqida nimalarni bilasiz?

   
   

3. EYuK nima?

   
   

4. Millivoltmetrlar asosan qaysi sohalarda ko‘p qo‘llaniladi?

   
   

5. Potensiometrlarning prinsipial sxemalariga misollar keltiring.

   
   

Ma'ruza №8.
Qarshilik termometrlari.Logometrlar.
Reja:

1. Qarshilik termometrlari

   
   

2. Qarshilik termometrlarining o‘lchash usullari.

   
   

3. Logometrlar.

   
   

Qarshilik termoo‘zgartirshichlari o‘lchash va rostlash zanjirlarida qo‘llaniladigan keng tarqalgan harorat o‘zgartirgichlari qatoriga kiradi. Qarshilik termoo‘zgartirgichlari «Termiko», «Elemer» (Rossiya, Moskva oblasti), «Navigator», «Termoavtomatika» (Rossiya, Moskva), «Teplo-pribor» (Rossiya, Vladimir va Chelyabinsk sh.), Lutsk asbobsozlik zavodi (Ukraina), Siemens, Jumo (Germeniya), Honeywell, Foxboro, Rosemount (AQSh), Yokogawa (Yaponiya) va boshqa bir qator firmalar tomonidan ishlab chiqariladi.

Tarkibiga elektr qarshilikni xaroratga bog‘liqligi asosida ishlovchi termoo‘zgartirgich va o‘lchanayotgan qarshilikdan kelib chiqqan holda haroratning qiymatini ko‘rsatuvchi ikkilamchi asboblarni mujassamlashtirgan harorat o‘lchash komplektiga qarshilik termometri deyiladi. Haroratni o‘lchash uchun qarshilik termoo‘zgartirgichini harorati o‘lchanayotgan muhitga tushirish va biror bir asbob bilan uning qarshiligini o‘lchash lozim. Qarshilik termoo‘zgartirgichi va harorat o‘rtasidagi ma'lum bog‘liqlikka ko‘ra haroratni qiymatini aniqlash mumkin. Demak, qarshilik termometrining sodda komplekti (8.1, a-rasm)qarshilik termoo‘zgartirgichi (QT), qarshilikni o‘lchovchi ikkilamchi asbob (IA) va ularni o‘zaro bog‘lab turuvchi bog‘lash o‘tkazgichi (BO‘) dan (bog‘lash o‘tkazgichlari ikki, uch yoki to‘rt ztkazgichli bo‘lishi mumkin) tashkil topadi.
Odatda ikkilamchi asbob sifatida analogli yoki raqamli asboblar (masalan, KSM-2, RP-160, Texnograf, RMT-39/49) ba'zida esa logometrlar (masalan, Sh-69001) ishlatiladi. Ikkilamchi asboblarning shkalasi gradus Selsiyda darajalanadi.
Me'yorlashtirilgan chiqish signalli termoo‘zgartirgichlarning sxemasi keng qo‘llaniladi (8.1,b).
(8.1- rasm).
Ushbu holda QT ning bog‘lanish o‘tkazgichlari unifikatsiyalashgan chiqish signali (masalan, 0...5 yoki 4...20 mA) ga ega bo‘lgan me'yorlashtiruvchi o‘zgartirgich MO‘ (masalan, Sh-9321, IPM-0196) bilan ulanadi. Bir nechta kanallarda foydalanish uchun ushbu signal tarqatish bloki TB yordamida tarqatib beriladi va bir nechta ikkilamchi asboblarga (masalan, IA-1, IA-2 va h.k.) yoki boshqa iste'molchilarga uzatiladi. Ravshanki, ushbu holda ikkilamchi asboblar milliampermetrlar bilan ta'minlangan bo‘lishi kerak. Qarshilik o‘zgartirgichlari me'yorlashtirish sxemasi bilan ishlab chiqiladi, ya'ni ularning chiqish signali 0...5, 4...20 mA tok yoki raqamli signal (intellektual o‘zgartirgichlarda) hisoblanadi. Unifikatsiyalangan chiqish signalli qarshilik termoo‘zgartirgichlari o‘z harfiy belgilanishiga ega bo‘lib, ushbu harf U hisoblanadi (masalan, PQTU, MQTU). Ushbu o‘zgartirgichlar va raqamli chiqish signalli o‘zgartirgich (Metran-286) ning tavsiflari 8.1-jadvalda keltirilgan.
Qarshilikli termoo‘zgartirgichlarni tayyorlashda yoki sof metallar yoki yarimo‘tkazgichlar ishlatiladi. Sof metallarning elektr qarshiligi harorat ortishi bilan oshib boradi (ularning harorat koeffitsienti 0,0065 K-1 ga yetadi, ya'ni harorat bir gradusga oshganda qarshilik 0,65 % ga ortadi). Yarimo‘tkazgichli QT lar 0,15 K-1 gacha tushib ketuvchi manfiy harorat koeffitsientiga ega (ya'ni harorat ortishi bilan qarshilik kamayadi). Yarimo‘tkazgichli QT lar davriy individual darajalashni talab qilganligi uchun harorat o‘lchashning texnologik nazorat tizimlarida qo‘llanilmaydi. Odatda ular ba'zi o‘lchash vositalarining (masalan, konduktometrik tizimlarda) harorat hatoliklarini kompensatsiyalash sxemalarida harorat indikatori sifatida qo‘llaniladi.
Sof metallardan tayyorlanadigan qarshilik termoo‘zgartirgichlari keng tarqalgan bo‘lib, ular odatda yupqa simlardan karkasga yoki karkas ichidagi spiralga o‘ralgan o‘ram ko‘rinishida tayyorlanadi.
8.1. Jadval

Qashilik termoo‘zgartirgichlarining texnik ma'lumotlari

QT ning turi	Sinfi	Qo‘llanilish intervali, °S	Ruxsat etilgan og‘ish chegarasi ±Δt, °S
MQT	A V S	-50... 120 -200...200 -200...200	0,15 + 0,0015|t| 0,25+0,0035|t| 0,50 + 0,0065|t|
PQT	A V S	-200... 650 -200...850 -100...300 i 850...1100	0,15 + 0,002|t| 0,30 + 0,005|t| 0,60 + 0,008|t|
PQTU	—	0...600	0,25; 0,5 % (keltirilgan)
MQTU	—	-50... 180	0,25; 0,5 % (keltirilgan)
Metran- 286 chiqishi 4...20mA	—	0...500 (100 dan boshlab)	0,25 (raqamli signal) 0,3 (tokli signal)

Metall QT larning afzalligi haroratni yuqori aniqlik bilan o‘lchashi (yuqori bo‘lmagan haroratlarda elektrli termometrlarnikiga qaraganda naiqligi yuqori), shuningdek o‘zaro bir birini o‘rnini bosa olishi hisoblanadi. Ushbu termometrlarning sezgir elementi (SE) uchun tanlanadigan metallar qator talablarga javob berishi kerak. Shu talablardan biri darajalash tavsifining stabilligi va ishlab chiqarish xossasi (ya'ni darajalash tavsifini ruxsat etilgan xatolik chegarasi bir xil bo‘lgan SE larni ommaviy tayyorlash imkoniyati mavjud) hisoblanadi. Agar ushbu talablardan hyech bo‘lmaganda bittasi bajarilmasa ham ushbu materialdan QT tayyorlashda foydalanib bo‘lmaydi. Bundan tashqari quyidagi qo‘shimcha shartlarni ham bajarish lozim: elektr qarshiligini harorat koeffitsientining yuqorilig (qarshilikni gradusga aylantirishda yuqori sezgirlikni ta'minlaydi), R(t) = f(t) darajalash tavsifining chiziqliligi, solishtirma qarshiligini kattaligi, kimyoviy inertlik.

QT lar GOST R50353-92 ga (Rossiya) ko‘ra platinadan (belgilanishi PQT (TSP)), misdan (belgilanish MQT (TSM)) yoki nikeldan (belgilanishi NQT (TSN)) tayyorlanishi mumkin. QT larning tavsifi ularning 0 °S dagi qarshiligi R0, qarshilikning harorat koeffitsienti (QHK) va sinfi hisoblanadi.
Metallarda aralashmalarning mavjudligi elektr qarshilikning harorat koeffitsientini kamaytiradi, shuning uchun QT lar tayyorlanadigan metallar me'yorlashtirilgan tozalikka ega bo‘lishi kerak. Tozalik darajasining ko‘rsatkichi sifatida W100 kattalik tanlangan bo‘lib, u QT ning 100 va 0 °S dagi qarshiliklari nisbati hisoblanadi. PQT uchun W100 = 1,385 yoki 1,391, MQT uchun W100 = 1,426 yoki 1,428. QT ning sinfi R0 va W100 larning nominal qiymatdan ruxsat etilgan og‘ishini, o‘z navbatida esa QT o‘zgartirishining ruxsat etilgan absolyut xatoligi Δt ni belgilaydi. Xatoligiga ko‘ra QT uch sinf – A, V, S ga bo‘linadi. Odatda platinali QT lar A, V, misli QT lar esa V, S sinflar bilan ishlab chiqiladi. QT larning bir nechta bir biridan farq qiluvchi standart turlari mavjud. Qt larning nominal statik tavsifi (NST) uning qarshiligi Rt ni harorat t ga bog‘liqligi hisoblanadi:
(8.1)
Ularning nominal statik tavsifini shartli belgilanishi ikki element – R0 qiymatga mos keluvchi raqamlar va birinchisi material nomini bildiruvchi (P – platina, M – mis, N – nikel) harflardan tashkil topadi. Xalqaro belgilanishda R0 qiymatdan oldin materiallarning lotin alifbosidagi belgilari Pt, Cu, Ni qo‘yiladi.
8.2-jadval
HQT qarshilik temoo‘zgartirgichi quyidagicha yoziladi:
(8.2)
bu yerda Rt – Qt ning t haroratdagi qarshiligi, Om; Wt – t haroratdagi qarshilikning 0 °S (R0) haroratdagi qarshilikka nisbatining qiymati. Wt qiymat GOST R50353-92 ning jadvalidan olinadi. Turli sinfdagi turli Qt larning qo‘llanilish diapazoni, keltirilgan xatoliklarini hisoblash va NST lari 8.1 va 8.2 – jadvallarda keltirilgan.
Haroratni qarshilik termometrlari bilan o‘lchash harorat o‘zgarishi bilan o‘tkazgich hamda yarim o‘tkazgichlar elektr qarshiligining o‘zgarish xususiyatiga asoslangan. Demak, o‘tkazgich yoki yarim o‘tkazgichning elektr qarshiligi uning harorati funksiyasidan iborat, ya'ni R = f(t). Bu funksiyaning ko‘rinishi termometr qarshiligi materialining xossalariga bog‘liq. Ko‘pchilik toza metallarning elektr qarshiligi harorat ko‘tarilishi bilan ortadi, metall oksidlari (yarim o‘tkazgichlar)ning qarshiligi esa kamayadi. Qarshilik termometrlarini tayyorlashda quyidagi talablarga javob beruvchi toza metallar qo‘llaniladi:
1) o‘lchanayotgan muhitda metall oksidlanmasligi va kimyoviy tarkibi o‘zgarmasligi kerak;
2) metallning haroratga qarshilik koeffitsienti yetarli darajada katta va barqarorlashgan bo‘lishi lozim;
3) qarshilik harorat o‘zgarishi bilan to‘g‘ri yoki ravon egri chiziq bo‘yicha keskin chetga chiqishlarsiz va gisterezis holatlarisiz o‘zgarishi kerak;
4) solishtirma elektr qarshilik yetarlicha katta bo‘lishi kerak. Ma'lum haroratlar oralig‘ida yuqoridagi talablarga platina, mis, nikel, temir, volfram kabi metallar javob beradi.
Harorat o‘zgarishi bilan elektr qarshilygining o‘zgarishini xarakterlovchi parametr elektr qarshilikning harorat koeffitsienti deyiladi. Harorat koeffitsienti haroratga bog‘liq bo‘lgan metallar uchun u faqat haroratning har bir qiymati uchun aniqlanishi mumkin:
(8.3)
bu yerda, R₀ va R_t — 0 va t°S haroratdagi qarshilik.
Temperatura koeffitsienti °S -1 yoki 0K-1 larda ifodalanadi. Ko‘pgina sof metallar uchun harorat koeffitsienti 0,0035 ... — 0,065 K-1 chegaralarda yotadi. Yarim o‘tkazgichli metallar uchun harorat koeffitsienti manfiy va metallarnikidan bir tartibga ko‘p (0,01 . . . 0,015 K-1) bo‘ladi.
Hozir qarshilik termometrlarini tayyorlash uchun mis, platina, nikel va temirdan foydalaniladi.
Mis arzon material bo‘lib, uning qarshiligi amalda haroratga chiziqli bog‘liq, ya'ni
Rt=R₀(1+at) (8.4)
bu yerda, Rt va R0 - t va 0°S haroratda termometr qarshiligi; a — mis simning harorat koeffitsienti: a = 4,28·10-3 K-1
Mis oksidlanishi tufayli u 200°S dan ortiq bo‘lmagan haroratlarni o‘lchashda qo‘llaniladn. Misning kamchiliklariga uning solishtirma qarshiligining kamligini kiritsa bo‘ladi; σ=17·10-7 Om·m. Solishtirma qarshilik termometrning o‘lchamiga ta'sir etadi: solishtirma qarshilik qancha kam bo‘lsa, sim shuncha ko‘p kerak bo‘ladi, shuning uchun, termometr o‘lchami shuncha katta bo‘ladi.
Misdan tayyorlangan qarshilik termometrlari —200 dan + 200°S gacha haroratlarni uzoq vaqt davomida o‘lchashda qo‘llaniladi. Nominal qarshiliklar 0°S da 10, 50 va 100 Om ni tashkil etadi.
Amaliyotda yana R0=53 Om li termometr ishlaydi. Bu qarshilik termometrlari uchun quyidagi belgilashlar kiritilgan: 1 Om, 5 Om, 10 Om (R0=53 Om ыarshilik termometri Gr. 23 deb belgilangan).
Platina — qimmatbaho material. Kimyoviy jihatdan inert va sof holda osonlik bilan olinadi. Platinadan tayyorlangan qarshilik termometrlari—260 dan +1100°S gacha haroratlarni o‘lchash uchun qo‘llaniladi. Platina qarshiligining haroratga bog‘liqligi murakkab bog‘lanishdan iborat bo‘lib,—183 dan 0°S gacha harorat oralig‘ida quyidagicha yozilishi mumkin:
Rt=R0[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] (8.5)
0 dan + 630°S gacha oralikda esa, quyidagicha ifodalanadi:
Rt=R0(1+At+Bt2) (8.6)
bu yerda, Rt va R0 — mos ravishda t va 0°S haroratlarda platina karshiligi; A, V, S — o‘zgarmas koeffitsientlar bo‘lib, ularning qiymati termometrni darajalashda kislorod, suv va oltingugurtning qaynash nuqtalari bo‘yicha aniqlanadi.
Standart qarshilik termometrlarida qo‘llaniladigan PL- 2 markali platina uchun (8.4) va (8.5) tenglamalardagi koeffitsientlar quyidagi qiymatlarga ega:
А = 3,96847·10 -3 1/°С; В = — 5,847·10-7 1/0С; С = — 4,22·10-121/°С.
Texnik termometrlarni tayyorlashda ishlatiladigan PL-2 markali platina uchun R100/R0 = 1,391 0°S da platinali qarshilkk termometrlari quyidagi qarshiliklarga ega bo‘lishi mumkin: 1, 5, 10, 50, 100 va 500 Om (amalda R0 = 46 Om li termometr ishlatiladi). Bu qarshilik termometrlari uchun o‘zgarishning nominal statistik xarakteristikasiga quyidagi belgilashlar kiritilgan: 1П, 5П, 10П, 50П, 100П ва 500П (R0==46 Om qarshilikli termometr Gr. 21 deb belgilangan).
Platinaning kamchiliklaridan biri uning tiklovchi muhitda metall bug‘lari, uglerod oksidi va boshqa moddalar bilan ifloslanishidir. Bu ayniqsa yuqori haroratlarda namoyon bo‘ladi.
N ikelli va temirli qarshilik termometrlari —60 dan + 180°S gacha haroratlar oralig‘ida ishlaydi. Nikel va temir qarshilik termometrlari katta harorat koeffitsientiga ega:
aN1=(6,21-6,34)·10-3K-1
aFe=(6,25-6,57)·10-3K-1
va solishtirma qarshiligi katta:
δN1=1,18-1,38·10-7Ом·м;
δFe=0,55-0,61·10-7ОМ·м.
Ammo bu metallar quyidagi kamchiliklarga ega: ularni sof xolda olish qiyin, bu esa bir-birini almashtira oladigan qarshilik termometrlari tayyorlashda qiyinchilik tug‘diradi; temir va, ayniqsa, nikel qarshiligining haroratga bog‘liqligi oddiy empirik tenglamalar bilan ifodalanadigan egri chiziqlardan iborat emas; nikel va, ayniqsa, temir nisbatan past haroratlarda ham osongina oksidlaiadi. Bu kamchiliklar qarshilik termometrlarini tayyorlashda nikel va temir qo‘llashni cheklab qo‘yadi.

8.2-rasmda yuqorida ko‘rilgan solishtirma elektr qarshilikning metallar haroratga bog‘lanishi berilgan.

Q arshilik termometrlarini (termistorlarni) tayyorlash uchun yarim o‘tkazgichlar (ba'zi metallarning oksidlari) xam ishlatiladi. Yarim o‘tkazgichlarning muhim afzalligi ularning
harorat koeffitsientining kattaligidir.
Termoqarshiliklar tayyorlashda titan, magniy, temir, marganets, kobalt, nikel, mis oksidlari yoki ba'zi metallarning (masalai, germaniy) kristallari turli aralashmalar bilan birgalikda qo‘llanadi.
Yarim o‘tkazgich termometr qarshiligi (termorezistor qarshiligi) bilan harorat orasidagi bog‘lanish quyidagicha ifodalanishi mumkin:
(8.7)
R₀ qiymat T₀ haroratda termometr qarshiligi bilan aniqlanadi, V qiymat esa, termometr tayyorlanadigan yarim o‘tkazgich materialiga bog‘lik.
1,5 0K va undan yuqori haroratlarni o‘lchash uchun germaniyli termorezistorlar ayniqsa keng tarqalgan.
- 100 dan +300°Sgacha haroratlarni o‘lchash uchun oksidlanuvchi yarim o‘tkazgich materiallardan foydalaniladi. Yarim o‘tkazgichli termorezistorning o‘zgarish koeffitsientlari metall simdan qilingan sezgir elementli qarshilik termometrlarinikiga qaraganda bir necha tartibga ortiq. Ammo individual darajalash zarurati haroratni o‘lchashda yarim o‘tkazgichli termorezistorlarni keng qo‘llanish imkonini cheklab qo‘yadi.
Haroratni o‘lchashda MMT-1, MMT-4, MMT-6, KMT-1, KMT-4 turdagi termoqarshiliklar ishlatiladi.
Yarim o‘tkazgichli termorezistorlar ko‘proq termosignalizatsiya va avtomatik himoya qurilmalarida qo‘llanadi.
Qarshilik termometrlari termoelement (sezgir element) va tashqi himoya qobig‘idan tuzilgan.
Metall qarshilikli termometrlarning sezgir elementi, odatda, shisha, kvars, keramika, slyuda yoki plastmassadan qilingan karkasga o‘ralgan sim yoki lentadan iborat.
Sezgir elementli termometr uchining qisqichlariga o‘lchov asbobiga boradigan simlar ulangan.
Platinali termometrlarning sezgir elementi ikkita yoki to‘rtta keramik karkas 1 ning kapillyar kanallarida joylashgan ketma-ket ulangan spirallar 2 dan tashkil topgan (6.4-rasm). Karkas kanallari keramik kukun 3 bilan to‘ldiriladi, bu kukun izolyator bo‘lib xizmat qiladi va spiralning prujinaga o‘xshash egiluvchanligini ta'minlaydi. Spiral uchlariga platinali yoki iridiy-rodiyli (60% rodiyli) simdan qilingan quloqchalar 4 kavsharlangan. Keramik karkasda sezgir element maxsus glazur (yoki termotsement) 5 bilan germetizatsiyalanadi. Karkas kanalining spirallari va devorchalari orasidagi bo‘shliq alyuminiy oksidi kukuni bilan to‘ldirilgan, u izolyator bo‘lib xizmat qiladi hamda spirallar va karkas orasida issiqlik kontaktini oshiradi. Platinali qarshilik termometrlarining sezgir elementlari diametri 0,04...0,07 mm li platina simdan tayyorlanadi.
Qarshilik termometrlarining tuzilishi 6.5-rasmda keltirilgan. Qarshilik termometrining simdan qilingan sezgir elementi to‘rt kanalli keramik karkas 2 ga joylashtirilgan. Mexanik shikastlanishdan va o‘lchanayotgan yoki atrof - muhitning zararli ta'siridan saqlanish uchun sezgir element himoya qobig‘i 3 ga joylashtirilgan. U keramik vtulka 4 bilan zichlashtirilgan. Sezgir elementning kuloqchalari 5 izolyasion keramik naycha 6 orqali o‘tadi.
Shularning hammasi o‘lchash ob'ektida rezbali shtutser 8 yordamida o‘rnatilgan himoya g‘ilofi 7 da joylashgan. Himoya g‘ilofining uchida termometrning. ulaydigan uchi 9 joylashgan. Uchida termometr quloqchalarini mahkamlash va simlarni ulash uchun vintlar 11 bo‘lgan izolyasion kolodka joylashgan. Uchi qopqoq bilan yopiladi. Simlar shtutser orqali chiqariladi. Tashqi elektr va magnit maydonlari ta'sirini kamaytirish uchun qarshilik termometrlarining sezgir elementlari induktivsiz o‘ramli qilib yasaladi.
Qarshilikni o‘lchash uchun termometr bo‘ylab tok o‘tishi lozim. Bunda Joul — Lens qonuniga ko‘ra issiqlik ajralib, u termometrni o‘lchanayotgan muhit haroratiga qaraganda yuqoriroq haroratgacha qizdiradi. Natijada uning qarshiligi tegishlicha o‘zgaradi.
Sanoat sharoitlarida o‘lchash toki shunday hisoblanadiki, natijada o‘z-o‘zini qizdirish hisobiga yuz beradigan xatolik 0°S dagi termometr qarshiligi 0,1% R0 dan ortiq bo‘lmaydi. Qarshilik termometrlarining kamchiligi qo‘shimcha tok manbaining zarurligidir.
Termometrlarning va boshqa qarshilik o‘zgartiruvchilarning qarshiliklarini o‘lchash uchun: logometrlar, muvozanatlashtirilgan va muvozanatlashmagan ko‘prik sxemalari, kompensatsion usul va termoqarshilikning me'yorlovchi o‘zgartkichlaridan foydalaniladi.