Avtomatlashtirish va boshqarish

Haroratni o’lchash
Haroratni turli usullar bilan o’lchash mumkin. Har bir usul o’lchovni amalga oshirish qonun-qoidasi (tartibi), vositalari va ularni ulash sxemalariga ko’ra o’ziga xos xususiyatlarga ega. Undan tashqari xaroratni o’lchashda issiqlik o’zgartirgich va o’lchanadigan muhit orasidagi o’zaro ta’sirni hisobga olmoq zarur.
Kontaktli issiqlik o’zgartirgichlar (termopreobrazovateli) issiqligini o’lchaydigan muhit bilan bevosita kontaktda bo’ladilar. Ko’pincha kontaktli issiqlik o’zgartirgichning (yoki uning qismining) o’z harorati xatto statik rejimda o’lchanadigan muhit haroratidan farq qiladi. Bu tafovut issiqlik o’zgartirgich va o’lchanadigan muhit o’rtasidagi issiqlik almashinish xususiyati, issiqlik o’zgartirgich va uning armaturasining alohida qismlarining konstruktiv va issiqlik fizik xarakteristikasi, shuningdek issiqlik o’zgartirgichning atrof muhit bilan issiqlik almashinishi sharoiti bilan belgilanadi.
Kengayadigan manometrik va suyuqlik yordamida ishlaydigan termometrlarning ko’rsatishlari nafaqat o’lchanadigan muhit bilan bevosita kontaktda bo’lgan ishchi moddaning xarorati bilan, balki atrof muhit bilan issiqlik almashinadigan, termometrning kontaktda bo’lmagan va tepaga chiqib turgan ishchi qismining xarorati bilan ham aniqlanadi (belgilanadi). Agarda konstruktsiya yoki ekspluatatsiyada o’lchanadigan muhit bilan kontaktda bo’lmaydigan (chiqib turadigan) qismi ko’zda tutilgan bo’lsa, u holda, bunday termometr graduirovkasi chiqib turgan qismining ma’lum bir haroratida o’tkazilishi lozim. CHiqib turgan qismning haroratining o’zgarishi chiqib turgan qismining graduirovka miqdoriga tegishli xaroratining o’zgarish termometr ko’rsatmasining o’zgarishiga olib keladi.
Manometrik termometrlar ko’rsatmasining o’zgarishi, shuningdek xarorat miqdoridan mustaqil ravishda bosimning o’zgarishi hisobiga bo’lishi mumkin. Masalan: bunday omillardan biri termaballon va suyuqlik bilan ishlovchi manometrik termometrlarning manometri o’rtasidagi darajada farq bo’lishi ham mumkin. Ko’rsatmalardagi o’zgarishlar barometrik bosim o’zgarganda ham ro’y berishi mumkin, chunki manometrik termometrlardagi manometr ortiqcha bosimni o’lchaydi. Termo e.yu.k. o’lchanganda termoelektrik termometrning haqiqiy termo e.yu.k. miqdorini baholaganda ham xatolik bo’lishi mumkin, ular termoelektrik zanjirning ba’zi bir xususiyatlari hisobga olmaslik va shuningdek erkin uchlari xaroratini noto’g’ri baholash yoki termoelektrodli uzaytirgich simlarning hususiyatlardan ba’zilarini eslatib o’tamiz. Termo e.yu.k. zanjirlar unga istalgan materialdan qilingan o’tkazgichlar ulanganda ham o’zgarmaydi, agarda ulanish joyining xarorati bir hilda bo’lsa. Termoelektrodli uzaytirgich simlar termometrni ularda rivojlanishi mumkin bo’lgan termo e.yu.kni o’zgartirmasdan uzaytirish uchun xizmat qiladi.
Erkin deb termoelektrik termometrning o’lchagich zanjiriga ulanadigan uchiga aytiladi. Agarda termoelektrik termometr termoelektrodli simlar yordamida uzaytirilgan bo’lsa, u holda termometrning erkin uchlari termoelektrod simlarning uchi hisoblanadi.
Termoelektrodli uzaytirgich simlar o’lchovdagi umumiy xatoliklarga o’zining hissasini qo’shadi. Masalan, yo’l qo’yilishi mumkin bo’lgan asosiy xatolikning chegarasi TXA tipidagi termoelektrik termometrlarning simlari uchun ±0,16 mV ni tashkil qiladi.
Diapazoni 300⁰Sdan yuqori bo’lgan termoelektrik termometrlarning yo’l qo’yilishi mumkin bo’lgan asosiy xatoliklari chegarasining qo’llaniladigan yuqori chegarasi quyidagi formula bo’yicha hisoblanadi.
e, mV
TPP uchun 0,01+2,5∙10^-5(t— 300);
TPR uchun 0,01 + 3,3∙10^-5(t —300);
TXA uchun 0,16 + 2,0∙10^-4(t— 300);
TXK uchun 0,2 + 6,0 ∙10^-4(t —300),
bu yerda t – termometrning ishchi uchi harorati.
Millivolьtmetrlar xarakteristikasini hisoblash bo’yicha masalalarda ramka qayrilishi burchagining magnit maydoni parametrlari va ramkaning razmeri (katta-kichikligi) o’rtasidagi bog’liqlikka e’tibor qaratish kerak. SHuni nazarda tutish lozimki ramkaning aylanadigan vaqti unga berilgan razmerlarda nafaqat tirqishdagi magnit maydoni induktsiyasi qiymatiga, balki induktsiya vektorining ramkaning tekisligiga nisbatan yo’nalishiga bog’liq.
Qoidaga ko’ra millivolьtmetr kuchlanishni o’z xulosasiga ko’ra o’lchaydi va uning sinfi aynan ana shu kuchlanishning asosiy xatoligi chegarasini xarakterlaydi (shu sababli xatolik xatto gradus shkalasida millivolьtlarda ifodalanadi). Uning shkalasi millivolьtmetr qisqichlaridagi kuchlanish va termoelektrik termometrning termo e.yu.ki o’rtasidagi ma’lum bir bog’liqlikda graduslarda graduirovkalanishi mumkin. Bunda ular o’rtasidagi bog’liqlik asbobning tashqi zanjiridagi kuchlanishning kamayishi kattaligi farqlanadi. SHuning uchun tashqi zanjir qarshiligi aniq bir miqdorga ega bo’lishi kerak. Uning o’zgarishi asbobning ko’rsatmasini o’zgarishiga olib keladi.
Potentsiometrik sxemalarga oid masalalarda, birinchi navbatda o’lchovning kompensatsion usulining fizik ma’nosini aniq tushunib olish kerak. Termoelektrik termometrning termo e.yu.ki qiymatiga ko’ra teng va potentsiometr o’lchov sxemasining kompensatsiyalaydigan maydonidagi potentsiallari belgisining farqiga qarama-qarshidir. Potentsiometrik sxema o’zgarishi muvozanatining matematik ifodasini o’z ichiga termometr va kuchaytirgichni olgan yopiq maydon uchun o’lchov sxema ikkinchi kirxgof qonunidan foydalanib, osongina olish mumkin.
Kompensatsion harorat xatoliklarining hisobi bo’yicha masalalarni yechishda shuni nazarda tutish lozimki, kiritiladigan tuzatishlar qiymati son jihatdan termoelektrik termometr termo E.Yu.K.ining erkin uchlari harorati o’zgarishidagi o’zgarishiga teng bo’lishi kerak. Erkin uchlar harorati o’zgarishi bilan ko’rsatmaning o’zgarishini hisoblab chiqishda reoxord dvijogi erkin xolatda turgandagi potentsiometr sxemasining muvozanati ifodasidan umumiy holda foydalanish zarur.
Potentsiometrlarning bo’limi bo’yicha masalalar yechishdan avval [12] bilan tanishib chiqish tavsiya qilinadi, bunda sxemaning ishlash printsipi batafsil ko’rib chiqiladi.
Elektrik termometrlarning qarshiligiga oid masalalarda o’lchov sxemalari va qarshilik termometrlarining ishi bilan bog’liq barcha o’ziga hosliklarga e’tibor qaratish lozim. CHunki haroratning qiymati termometrning sezuvchan elementining qarshiligi qiymatiga ko’ra aniqlanadi. Bunda bu qarshilikni aniqlashda xatoliklar ro’y berishi mumkin. Bu xatolar yoki aloqa liniyasi qarshiligining o’zgarishi, yoki sezuvchan elementning o’z-o’zidan qizib ketishi hisobiga qarshilikning o’zgarishi bilan yoki boshqa sabablarga ko’ra sodir bo’lishi mumkin. CHunki bunday sabablar natijasida termometr qarshiligi o’lchanadigan muhit haroratining qiymatiga bog’liq bo’lmagan holda o’zgaradi.
Termometrlar elektrik qarshiliklarining t, °S, haroratiga bog’liqligi quyidagichadir:
a) dagi platina termometrlari uchun

da
(2-2)

bu yerda
b) dagi mis termometrlari uchun
(2-3)
bu yerda
Sanoat sharoitida termometrlar qarshiligi ko’priklar yoki logometrlar bilan o’lchanadi.
Beqaror nomuvozanat ko’priklardan ularning ikki asosiy kamchiliklari tufayli kam foydalaniladi:
Graduirovka xarakteristikasining nochiziqli va ko’rsatmalarining elektr kuchlanishi qiymatiga bog’liqligi. Barqaror ko’priklar keng tarqaldi. Ko’prikli sxemalar bo’yicha masalalar yechganda asosiy tenglama ko’prikli sxema muvozanati shartining matematik ifodasidir .(qarama-qarshi yelkalar qarshiligi qiymatining ko’paytmalari teng bo’lishi lozim).
Logometrlar sxemasi ko’rib chiqilganda shuni nazarda tutish kerakki, logometrlar teskari xarakat qiladigan prujinalarga ega emas va ramkalar xarakati zanjiriga Rt, qarshilik termometri ulangan ishchi ramka rivojlantiradigan vaqtning tengligida va kompensatsiyalaydigan ramkaning qarama-qarshi yo’nalishidi to’xtaydi. SHuni aytib o’tish lozimki xatto qarama-qarshi yo’nalishda ham bu vaqtlar yo’nalishining har biri qat’iy belgilangan bo’lishi lozim. Ishchi ramkasining vaqti soat strelkasi bo’ylab yoki aksincha yo’naltirilishi mumkin, shunga ko’ra kompensatsiyalaydigan vaqt ham soat strelkasi bo’ylab yoki aksincha yo’naltiriladi. Ammo logometr faqatgina bu ikki yo’nalishning birida ishlash qobiliyatiga ega bo’ladi. Bu yo’nalishni aniqlash uchun shuni esda tutish kerakki, logometrning xarakatlanuvchan sistemasi shunday burilishi lozimki, ramkalardan biriga ta’sir etuvchi katta vaqt kamayishi, ikkinchisi esa aksincha oshishi kerak.
Kontaktli issiqlik o’zgartirgichlar haroratining o’zgarishida sezilarli xatoliklar yuz berishi mumkin. Bu xatoliklar sezuvchan elementdan issiqlikning g’ilofga issiqlik o’tishi va nurlanish tufayli issiqlik ketishi hisobiga ketishi sababli yuz berishi mumkin.
Termoelektrik termometrlar uchun normallashtiradigan o’zgartirgichlar bo’yicha masalalarni yechishda manfiy teskari bog’lamli o’zgartirgichlar ishlash printsiplarini tushunib olish zarur [14]. SHuni aytish lozimki, termoelektrik termometrlar uchun normallashtiradigan o’zgartirgichlarning chegarasi va graduirovkasi xuddi shunday xarakteristikali potentsiometrlar bilan mosdir. O’zgartirgichlarning barcha graduirovkalari va o’zgartirish chegaralari chiqish tokining maksimal qiymati 5mA ni tashkil etadi.
2.11. TXK tipdagi termoelektrik termometrning termo e.yu.ki ishchi uchidagi harorat o’zgargan, ammo ishchi uchi va erkin uchlarining haroratini farqi saqlanib qolganda o’zgaradimi? Masalan, Ye (300, 50°S) va Ye (600, 350°S)?

2.12. 2-1 suratida erkin uchlaridagi harorat 0⁰S ga teng bo’lgan termoelektrik termometrning xarakteristikasi tasvirlangan.

Agarda erkin uchlardagi harorat o’zgarsa uning xarakteristikasi qanday o’zgaradi?
2.15. 2-3 suratlarida mis plastina sirtining haroratini o’lchash sxemasi berilgan. (a) holatda termoelektrik termometr elektrodlari birga payvandlangan, so’ngra plastinaga payvandlangan, (v) holatida har bir elektrod plastinaga alohida payvandlangan va elektrodlar o’rtasida bevosita kontakt yo’q. Misni issiqlik o’tkazuvchanligining katta ekanligini hisobga olib va plastinani atrof muxit bilan yomon issiqlik almashinuvini nazarda tutib, mis plastinasining unga termoelektrodlar ulangan barcha nuqtalarida harorati bir hil deb hisoblash mumkin.

Erkin uchlarining harorati bir hil bo’lganda har ikkala termometrning termo e.yu.ki bir hil bo’ladimi?

2.16. Termoelektrik termometr ko’rsatmalariga tuzatishlar kiriting va ishchi uchining haroratini aniqlang, agarda TPP tipidagi termometrning termo e.yu.ki 3,75mV ni, erkin uchlari harorati 32⁰S ni tashkil qilsa.
2.17. TPP tipidagi termoelektrik termometr IP o’lchov asbobiga mis simlar bilan ulangan (2-4surat)
Agarda mis simlar o’rniga alyuminiy simlar ulansa termo e.yu.ki o’zgaradimi? Termometr uchlarining harorati avvalgi holida qoldi

2.18. TPP tipidagi termoelektrik termometr o’lchov asbobiga mis simlar yordamida ulandi. Termometrning ishchi uchi harorati 700⁰S, erkin uchlariniki esa 20⁰S.

Mis simning platinarodiyli elektrodga ulangan joyidagi harorat 100⁰S gacha oshsa, mis simning platinali elektrodga ulangan joyining harorati esa 20⁰S ga teng bo’lsa termo e.yu.k o’zgaradimi?
TPP tipdagi termoelektrik termometr uchun boshlang’ich qiymatlar Ye (700, 0° S)-6,256 mV, Ye (20, 0°0S va 20⁰S bo’lganda quyidagiga teng: Ye' (100, 20°S) = 0,077 mV.
2.19. Termoelektrik termometr o’lchov asbobiga termoelektrodli uzaytiruvchi simlar yordamida ulanadi (2-5 surat).
2.21. Termoelektrik termometrning 2-5 rasmda tasvirlangan o’lchov zanjiri uchun ishchi uchining temperaturasini aniqlang. t_i = t_z = 70°S, t₀ =28°C, t_n=18°S ligi ma’lum. Laboratoriya potentsiometrining xulosasiga ko’ra termo e.yu.k. TXA tipli termometr uchun E=23,52 mV ga teng.
2.23. KT-54 ning termo e.yu.ki kompensatorining ko’prik sxemasida R₁, R₂ manganindan ishlangan R₃, va misdan ishlangan R_m rezistorlari bor. Barcha tipdagi termoelektrik termometrlarda ishlatiladigan ko’priklarda bu rezistorlar bir hil qiymatga ega. U energiya kuchlanishi qiymati ham bir hil.
TPP, TXN, TXK tipidagi termoelektrik termometrlari uchun foydalaniladigan ko’priklardagi Re qarshilik qiymati bir hilmi?

2.24. 2-23 masalasidagi shart uchun quyidagilarni tahmin qilamiz, ishchi uchi temperaturasi t=400° S, 1 va 2 nuqtalari temperaturasi t' = 40° S va 3 va 4 nuqtalari temperaturasi t" = 20°C (2-7rasm).

Millifolьtmetrning ko’rsatmalari qay tarzda o’zgaradi, agarda termoelektrodli uzaytiruvchi simlarni xuddi shunday summar qarshilikli mis simlar bilan almashtirilsa? Termoelektrik termometr xarakteristikasini liniyali deb hisoblaymiz. O’lchov asbobining kirish qarshiligini cheksiz katta deb tahmin qilamiz.
2.25. 2-23 masalasidagi shart uchun tahmin qilamiz: 1,2,3,4 nuqtalari doimo bir hil, faqatgina vaqt bo’yicha o’zgarishi mumkin. Agarda termoelektrodli uzaytiruvchi simlarni mis simlar bilan almashtirilsa bu holatda asbobning ko’rsatmalari o’zgaradimi?
2.26. 2-23 masalasi sharti uchun KT-54 kompensatoridan (2-7rasm) dagi millivolьmetrga keluvchi mis simlarni xuddi shunday qarshilikka ega alyuminiy simlarga almashtirilsa millivolьtmetrning ko’rsatmalari o’zgaradimi?
2.27. 2-23 masalasi sharti uchun termoelektrik termometrning yo’l qo’yiladigan o’zgarishlari diapazonida erkin uchlarining barcha temperaturalarida termo e.yu.k. ning o’zgarish to’liq kompensatsiyalanadimi?
2.28. Millivolьtmetrning sezuvchanligi o’zgaradimi, agar prujinaning o’zgarmas qattiqligida uning o’ramlari soni oshirilsa?
2.39. Ichki qarshiligi juda katta bo’lgan manbaning e.yu.kni o’lchash lozim. Masalan rN – metr elektrod sistemasining e.yu.kni.
Qanday potentsiometr, kichikomlimi yoki yuqoriomli va nima uchun bu maqsadda foydalanish kerak?
2.40. KSP-4 tipidagi 0-400⁰S shkalali XK graduirovkali avtomatik potentsiometrning o’lchov sxemasi quyidagi qarshiliklar va tok qiymati bilan xarakterlanadi. R_k = 509,5 Om; R_b = 330 Om; R_p=12Om; R_e=90 Om; I₁= 3 mA; I₂ = 2 mA.
Reoxordning s yoki d nuqtasidan qaysi biri o’lchovning yuqori chegarasiga mos kelishini aniqlang?
2.53. Mis qarshilik termometrlari 20⁰S da quyidagi qarshilikka ega:
R₂₀=1,75 Om.
Uning 100 va 150⁰ S dagi qarshiligini aniqlang. Temperatura koeffitsienti = 4,26∙10^-3 K^-1.
2.57. 23-24 graduirovkali mis qarshilik termometrlari 0-150⁰S intervaldagi o’zgarishlar koeffitsienti qiymati bir hilmi?
2.61. Ikkisimli sxema bo’yicha ulangan 23 graduirovkali qarshilik termometri bilan temperatura o’lchovining qo’shimcha absolyut xatoligini baholang, agarda ulaydigan simlarning qarshiligi qiymati gradirovka qiymati 5,0 Om emas, balki 4,5 Om ga teng bo’lsa.
Bu xatolik qay tarzda o’zgaradi, agarda ulaydigan simlarning amaldagi qarshiligi 0,1 Om, gradirovka qiymati esa 0,6 m ga teng bo’lsa?

2.69. Reoxordsirpanchig’ining qaysi holati (a nuqtasida yoki b nuqtasida) 2-13 rasmdagi shemalarda 23 graduirovkali o’lchovining pastki chegarasiga mos keladi, a va b?

2.70. 2-13 rasmda tasvirlangan muvozanatlashtirilgan ko’prik uchun gradirovka xarakteristikasining tenglamasini chiqaring.
2.71. Reoxord sirpanchig’ining o’tish qarishiligi 0,2 Omga o’zgarishi tufayli muvozanatlashtirilgan ko’prik ko’rsatishining o’zgarishini baholang. Ko’prik shkalasi 0-150⁰s, graduirovka 23, Ya₂ = Yaz=100 Om.
2.72. Rt qarshilik termometri muvozanatlashtirilgan ko’prikka ulaydigan simlar yordamida ulanadi. Ulaydigan simlar har birining R_l qarshiligi graduirovkada 2,5 Om ga teng edi.
Har bir ulaydigan simlar qarshiligi 0,5 Omga oshishi tufayli ro’y bergan ko’prikning ko’rsatishi o’zgarishini aniqlang. Bunda termometr ikki simli sxemada ulanadi. Sxema rezistorlari qarshiligi quyidagi qiymatga ega: #i = 80 Om; Ya₂ = 80 Om; Ya₃ = 40 Om; Ya_r = 40 Om; R_t = l5 Om.

2.73. Ko’prik ko’rsatishi o’zgarishi avvalgisiday qoladimi (2-72 ga qarang), agar qarshilik termometrini uch simli sxema bo’yicha ulansa?

2.74. Uch simli sxema bo’yicha ulangan termometrning ulaydigan simlari qarshiligining o’zgarishi tufayli ro’y beradigan muvozanatlashtirilgan ko’prik ko’rsatishi sxema rezistorlarining qarshiligi nisbatiga bog’liq bo’ladimi? Sxema uchun (2-14r) rezistorlar qarshiligining quyidagi qiymati qabul qilinadi, Om: R₁ = 35; Ya₂ = 60; Ya₃ = 50; R_r = 30; Ya_t = 15; Ya_l = 2,5; ΔR_l = 0,5.
2.75. TSM tipidagi 0-150⁰S shkalali 23 gradirovkali mis qarshilik termometri bilan ishlash uchun mo’ljallangan muvozanatlashtirilgan ko’prikning R_l va R_p qarshilik rezistorlarini hisoblang (2-15 rasm). Hisob uchun quyidagi qarshiliklarni qabul qiling Ya_r = 90 Om, R₀ = 5 Om, R_l = 2,5 Om, R₂=R₃=200 Om.
R_tn termometrii 0⁰S da va R_tk - 150° S dagi qarshiligi 53 va 86,87 Om ga teng.
Reoxordning ishlamaydigan uchastkalari hisobga olinmaydi.
2 .78. 1 va 2 logometr ramkalari (2-16r) dagi toklar sxemada ko’rsatilgan yo’nalishiga ega. Markazda maydon induktsiyasi tirqishning chetlaridagiga nisbatan kuchsizroq. Toklarning bunday yo’nalishida logometr ishlashiga yaroqlimi, shuni aniqlang.
2.79. Logometrlarni ekspluatatsiya qilish shartida tok kuchlanish nominal (4v) bo’lgan holda ±20% ga o’zgarishi yo’l qo’yiladi, chunki bunda aniqlik sezilarli o’zgarmaydi.
Nima sababdan tokning kuchlanishi logometr ko’rsatmalariga kam ta’sir etadi?
2.116. XA 0—800° S graduirovkasining normasi signal o’zgartirgichning (2-18r) qiymatini aniqlang. Bunda korrektsiyalovchi ko’prik 0⁰S da muvozanatlashtirilgan va termoelektrik termometrning erkin uchlari temperaturasi o’zgarishining barcha diapazonini to’liq kompensatsiyasini amalga oshira olishini tahmin qilamiz. O’zgartirgichning quyidagi parametrlari ma’lum.
T ok bo’yicha kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsienti.. K_i = 2500
Kuchaytirgichning kirish qarshiligi .. R_t=30 Om.
Kuchaytirgich nagruzkasining, galьvanik ajratgich (taqsimlagich) qarshiligini hisobga olgan holda, nominal qarshiligi .. R_n = 20000 Om.
Kuchaytirgichning chiqish qarshiligi .. r_vыx =35000 Om.
2.117. Normallovchi o’zgartirgich uchun, (2-18r), 2-116 shartdan kelib chiqqan holda kuchlanish koeffitsientini boshlang’ich miqdoridan 10% ga kamayishi natijasida ro’y bergan o’zgarishi diapazoni uchidagi qo’shimcha xatolikni baholang.
2.118. O’zgarish diapazoni 0-600⁰S bo’lgan normallovchi o’zgartirgichning o’lchov sxemasida qaysi elementlarni va qay tarzda o’zgartirish kerak, agarda XA graduirovkasini XK graduirovkasiga almashtirilsa to’g’rilangan ko’prik (2-18r) t = 0°C, da muvozanatlashtirilgan, R₁ va R₃ o’zgarishsiz.

maliy mashg’ulot №9. Bosim o’lchash asboblari. Suyuqlikli bosim o’lchash asboblaridan ikki naychali (U simon), bir naychali (kosali) manometrlar va mikromanometrlar orkali bosimni o’lchashni amalga oshirishdagi hisoblashlar buyicha masalalar yechish.