5-лаборатория иши термоэлэктрик термометрларнинг ишлаш принципини ўрганиш

АВТОМАТИК ПОТЕНЦИОМЕТРНИНГ ЎЛЧАШ СХЕМАСИНИ ҲИСОБЛАШ. Кўп ҳолларда температурани стандарт термопаралар билан ўлчаш учун типавий ўлчаш схемали потенциометр танлаш мумкин. Ностандарт термопаралардан фойдаланганда ёки по­тенциометрнинг даражаланишини ўзгартириш зарурати туғилганда автоматик электрон потенциометрнинг ўлчаш схемасини ҳисоблаб чиқишга тўғри келади.

Потенциометрнинг ўлчаш схемасини температуранинг берилган бошланғич ва сўнгги қийматлари t_н ва t_к бўйича ҳисоблашда термопаранинг даражалаш характеристикасидан ТЭЮКлар Е_н ва Е_к нинг қийматлари топилади.

Юқориги ва пастки ўлчаш шохобчаларидаги токлар (6-расмга қаранг) реохорд ва резисторлардаги кучланиш тушувининг миқдори етарли бўлиши шартидан, шу билан бир вақтда резисторлар схемасининг сезиларли қизимаслиги шарти билан танланади. Одатда J₁ = 3 мА ва J₂ = 2 мА деб қабул қилинади.

ТЭЮК диапазони: Е=Е_к - Е_н . (21)

Сўнгра таянч (таққословчи) резисторнинг R_с қаршилигини ундаги кучланиш тушуви нормал элементнинг ЭЮК ига тенг бўлиши шартидан топамиз:

яъни (22)

бунда Е_нэ = 1,019В — нормал элемент ЭЮКи.

Балласт ва бошқариш резисторларининг таъминлаш манбаи занжиридаги қаршилиги қийматини мос равишда R_рт= 750 Ом ва R_рт=56 0м қабул қилинади. Шунтловчи резистор R_ш орқали уланган реохорд R_p нинг эквивалент қаршилиги R_э қуйидаги формула билан ифодаланади:

(23)

Эквивалент қаршилик берилган бўлса (90, 100, 300 Ом), R_ш осонгина ҳисобланади:

(24)

Реохорд занжирининг келтирилган қаршилиги R_п параллел уланган қаршиликлар R_р, R_ш ва R_к лардан тузилган бўлади. Шунинг учун J₁ ток оқаётган R_п қаршиликдаги кучланиш тушуви ўлчаш диапазонига (Е кучланиш тушувига; мое ке- лиши, яъни J₁ R_п = E бўлиши лозим, бундан

. (25)

Иккинчи томондан, реохорд занжири қаршилигининг келтирилган қийматини реохорднинг эквивалент қаршилиги R_Э ва шкала учи қаршилиги R_K лар орқали ифодалаш мумкин:

(26)

Энди (25) ва (26) формулаларнинг ўнг томонларини мос равишда тенглаштириб қуйидагини топамиз:

(27)

Резистор R_м ва R_н ларнинг қаршилиги бошланғич темпе­ратура (t_н) ўлчаганда ўлчаш схемасининг мувозанат шартидан топилади (реохорд сирпанғичи четки чап ҳолатда бўлади(6-расм). Ўлчаш схемасининг чап шохобчасида а ва b нуқталар орасида R_м ва R_н резисторлардаги кучланиш тушуви ТЭЮК билан компенсацияланади, яъни

(28)

Термопара эркин учлари температураси ўзгаришининг чегара қиймати 50°С дан ортмайди. Атроф-муҳит температу­раси ўзгаришининг шу диапазонида (28) тенглама қуйидаги кўринишни олади:

(29)

бунда эркин учлар температураси дан га кўтарилганда термопара ТЭЮКи нинг тушуви: ∆R_м — эркин уч­лар температураси дан гача ўзгарганда резистор қаршилиги R_м нинг орттирмаси. Мис резистор қаршилигининг орттирмаси:

(30)

бунда α — мис учун электр қаршиликнинг 4,26•10^—3K^—1 га тенг бўлган температура коэффициент.

Энди (28) дан (29) тенгламанинг чап ва ўнг томонлари­ни мос равишда айириб, J₂ ва ∆R ларга (22) ва (30) лардан фойдаланиб алмаштирсак, эркин учлар температураси = 0°Сга тенг бўлганда R_м қаршилик қуйидаги формуладан топилади:

(31)

Агар (29) тенгламани R_н га нисбатан, R_м = () + ∆R_м= R_м () эканини эътиборга олиб ечсак, қуйидаги муносабатни оламиз:

(32)

балласт резистор қаршилиги R_d ни ўлчаш схемаси ўнг шохобчаси мувозанати шартидан фойдаланиб топилади, яъни

(33)

Ушбу = Е_с ва тенгликлардан фойдаланиб, қуйидаги муносабагни топамиз:

(34)

Ўлчаш схемаси ИПС-148П типли стабиллашган манбадан таъминланади. U_cт=5В ўзгармас токнинг кучи I = 5mA бўлганда барқарор (стабиллашган) кучланиш бўлишини таъминлайди.

Агар термопара температура компенсациясини талаб этмаса, унда 5 Ом ли R_м қаршилик манганиндан тайёрланади.

Иш ток кучини чеклаш ва бошқариш учун балласт қаршиликлардан фойдаланилади: R_pm =750Ом ва Ом. Схеманинг кириш фильтрида R_ф =500 Ом қаршилик ва с_ф=30 мкФ ли конденсатор бўлади.

Назорат саволлари
1. Термоэлэктрик термометрларини ишлаш принципини тушунтиринг.

2. Термоэлектр материаллар ва термоэлектр ўзгарткичларни танлашда қўйиладиган талаблар ҳақида нималарни биласиз?

3. Милливольтметрларнинг ишлаш принципини тушунтиринг.

4. Потенциометрнинг ўлчаш усули ва ишлаш принципини тушунтиринг.

140-19 ТЖИЧАБ гуруҳ талабаси ШАРИПОВ ШАХЗОДнинг «Соҳанинг технологик ўлчашлари ва асбоблари» фанидан 5-тажриба ишига

Ҳисоботи
1. Бундай термометрларни ишлаш принципи температура таъсирида термоэлектрик юритувчи кучни узгаришига асосланган, яъни 1821 йилда Зеебек томонидан кашф этилган термоэлектр ходисасига асосланган. Термоэлектрик термометрлар ёрдамида турли сохаларда –200о С дан 2500о С гача температураларни улчаш мумкин. 2-расмда термоэлектрик термометрни схемаси келтирилган.
Термопара–щар хил утказувчанликка эга булган материалдан (металл ёки
котишмадан ясалган сим) иборат булган ва бир учи кавшарланган курилмадир.
Термопарани температураси улчанаётган мухитга тегиб турган учи (кавшарланганучи) Т1 иссик уланма, узгармас мухитдаги учи (улчов асбобига уланган жойи) Т2 совук уланма дейилади. Агарда иссик ва совук уланмаларда температура турлича булса (Т 1 > T2) термопарада термо электр юритувчи куч (ТЭЮК) пайдо булади.

Одатда совук улан- узгармас (Т2 =const) хона	мани температураси ва улчаш бажарилаётган
температурасига	тенг
булади. Термо- ЭЮК улчов асбоби	парада хосил булган (2) (милливольтметр ёки
потенциометр) Замонавий улчаш	ёрдамида улчанади.
техникаси термопаралар

таёрланадиган материалларга куйидаги талабларни куяди:
♦ Юкори температуралар таъсирига чидамлилик;
♦ ТЭЮК вакт буйича узгармаслиги ;
♦ ТЭЮКни катта кийматига эга булиши ;
♦ Каршилик температура коэффициентини катта булмаслиги;
♦ Катта электр утказувчанликка эга булиши

Термоэлектрик генератор, термоэлектрик совуткич ва турли улчов асбобларида ярим утказгичли термопаралар ишлатилади. Улар ТЭЮК металл термопараларникидан 5 …10 марта катта. Бундай термопаралар Zn Sb ва Сd Sb котишмалар асосида таёрланади. г) Каршилик термометрлари. Бундай термометрларни ишлаш принципи ишчи элементни температураси узгарганда электр каршилигини узгаришига асосланган (R=f(T)). Ишчи элемент сифатида металл ёки ярим утказгич ишлатилади. Маълумки, тоза металлни электр каршилиги температура кутарилиши билан ортади, ярим утказгичники эса камаяди. Каршилик термометрларни таёрлашда ишчи элемент (металл) куйидаги талабларга жавоб бериши керак:
♦ Улчанаётган мухитда металл оксидланмаслиги ва кимёвий таркиби
узгармаслиги;
♦ Каршилик температура узгариши билан тугри ёки равон эгри чизик буйича
узгариши;
♦ Солиштирма электр каршилик етарлича катта булиши;
♦ Температура коэффициенти етарли даражада катта булиши.
Бундай талабларга платина, мис, никел, вольфрам каби металлар жавоб беради. Бу
металлардан тайёрланган каршилик термометрларини фойдаланиш чегараси -260
˚С дан 1100о С гача. Мис арзон материал булиб, унинг каршилиги температурага
чизикли богланган

R t = R0 (1+ α t)

Бу ерда Rt ва R0 - t ва 0 oC температурада термометр каршилиги, α = 4. 28. 10-3 K-1 (температура коэффициенти). Мисдан тайёрланган каршилик термометрларининг номинал каршиликлари 0 о С да 10, 50, 100 Ом ни ташкил этади. Фойдаланиш чегараси –200 оС да 200оС гача Платина каршилигини температурага богликлиги мураккаб богланишдан иборат
ва 0 оСда номинал каршиликлари 1, 5, 10, 50, 100, 500 Ом. Фойдаланиш чегараси 260о Сдан 1100о С гача. Камчилиги–кимматбахо материал ва металл буглари, углерод оксиди билан тез ифлосланади.

2. Турли ўтказгичларнинг ихтиёрий жуфти термоелектр ўзгарткични ташкил етиши мумкин, аммо ҳар бир жуфтлик ҳам амалда қўллаш учун ярайвермайди. Замонавий ўлчаш техникаси термоелектр ўтказгичлар тайёрланадиган материалларга кўпдан-кўп талаблар қўяди, аммо бу талабларни жуда кам, сонли материалларгина қондиради. Aсосий талаблар қуйидагилардан иборат: юқори ҳароратлар таъсирига чидамлилик, ТЭЮК нинг вақт бўйича ўзгармаслиги, унинг иложи борича катта қийматга ега бўлиши ва ҳароратга бир қийматли боғлиқлиги, қаршилик ҳарорат коеффициентининг катта бўлмаслиги ва катта електр ўтказувчанлик.

Барча материаллар ва қотишмалар учун ТЭЮК нинг ҳароратга функсионал боғлиқлиги мураккаб бўлиб, уни аналитик ифодалаш анча қийин.

3. Термоелектр термометрлар (терможуфтлар) даги ТЭЮК ни ўлчаш учун електр магнит милливолтметрлар, потенсиометрлар ва меъёрловчи ўзгарткичлар кенг қўлланилмоқда. Милливолтметр – електр магнит ўлчаш асбоби бўлиб, унинг ишлаш принсипи қўзғалувчан рамкадан ўтаётган токнинг ўзгармас магнит майдони билан ўзаро таъсирлашишига асосланган.

Доимий магнитнинг қутб учлари 2 ва таянч товоностлари 8 да айланадиган ўқларда жойлашган ўзак 3 орасидаги (ҳаво оралиғида) рамка 5 бор. Рамканинг учлари ўқлар 7 га уланган рамкага кронштейн 9, стрелка 10 уланган. Стрелканинг учи шкала 11 бўйлаб силжийди. Рамка терможуфт зажирига уланганда спирал-пружина 6 дан келадиган ток рамкадан ўтади. Рамканинг чулғами орқали ток ўтганда ҳосил бўлган магнит майдони билан доимий майдон ўртасидаги ўзаро таъсир натижасида айлантирувчи момент ҳосил бўлади, шу сабабли рамка стрелка 10 билан бирга айланади. Спирал 6 бу айланишга тескари таъсир қилади. ТЭЮК ига стрелканинг муайян бир вазияти тўғри келади.Ток ўтмаган пайтда еластик пружиналар 6 рамкани бошланғич вазиятга қайтаради, стрелканинг шкала 11 бўйича кўрсатиши еса нолга тенг бўлади. Кронштейн 9 стрелкани мувозанат ҳолатида сақлаши учун посанги 4 билан таъминланган. Aсбоб шкаласи °С да даражаланган. Рамкадан ўтаётган ток билан доимий магнит майдон орасидаги ўзаро таъсир туфайли пайдо бўлган айлантирувчи момент қуйидаги ифода орқали аниқланади.

M_(айл)=C₁B₁I

бу йерда, Майл – айлантирувчи момент; C1 – рамканинг геометрик ўлчами ва чулғамлари сони билан аниқланадиган доимий коеффициент; Б – оралиқдаги магнит индуксияси; И – рамкадаги ток.

4. Aсбобларга ўлчаш аниқлиги нуқтаи назаридан қўйиладиган талаблар ошганлиги сабабли ҳозир ҳароратни терможуфт билан ўлчашда милливолтметрлардан фойдаланишдаги камчиликлардан ҳоли бўлган компенсацион ёки потенсиометрик усул тобора кенг қўлланилмоқда.

Потенсиометрик ўлчаш усули милливолтметр ёрдамида олиб бориладиган ўлчашдан анча афзалдир: потенсиометрнинг кўрсатиши ташқи занжир қаршиликларининг ўзгаришига, асбоб ҳароратига боғлиқ емас. Потенсиометрда терможуфт еркин учлари ҳароратининг ўзгаришига автоматик равишда тузатиш киритилади, шунинг учун ўлчаш аниқлиги юқори бўлади. Потенсиометрик ўлчаш усули ўлчанаётган терможуфт ТЭЮК ини потенсиаллар айирмаси билан мувозанатлаштиришга асосланган. Бу потенсиаллар айирмаси калибрланган қаршиликда ёрдамчи ток манбаидан ҳосил бўлади. Потенсиаллар айирмаси терможуфт ТЭЮК нинг тескари ишорали қийматига тенг. Ток ёрдамчи Е манбадан занжирга ўтади. Бу занжирнинг б ва c нуқталари ўртасида Рр ўзгарувчан қаршилик - реохорд уланган. Реохорд Л узунликдаги калибрланган симдан иборат. б нуқта ва оралиқдаги реохорднинг сирпанувчи контактли сирпанғичи жойлашган ҳар қандай д нуқта ўртасидаги потенсиаллар айирмаси Рбд қаршиликка тўғри мутаносиб бўлади. Кетма-кет уланган терможуфт билан алмашлаб улагич орқали сезгир нол индикаторни уланади, терможуфт занжирида ток борлиги шу индикатор орқали аниқланади. Терможуфтнинг токи Рбд тармоқда ёрдамчи манба токи билан бир йўналишда юрадиган қилиб уланади. ТЭЮК ни ўлчаш учун реохорд сирпанғичи нол индикатор стрелкасини нолни кўрсатгунча суради.