| -
від 0 до 800 | - | - | 1,0. | - | - | -
від 0 до 900 | - | - | 1,0 | - | - | -
від 0до 1000 | - | - | - | - | - | 1,3
від 50 до 100 | - | 1,0; 1,5 | - | - | 1,5 | -
від 100 до 150 | - | 1,0; 1,5 | - | - | 1,9 | -
від 100 до 350 | 1,0; 1,5 | - | - | - | - | -
від 150до200 | 0,4; 1,0 | - | - | 2,5 | 2,5 | -
від 200 до 300 | 0,4; 1,0 | - | - | 1,9 | - | ---
від 200 до 400 | 0,25; 0,5. | - | - | 1,3 | - | -
від 200 до 600 | 0,4; 1,0. | - | - | - | - | -
від 400 до 600 | - | - | - | 1,7 | - | -
віл 400 до 800 | - | - | 1,5 | - | - | -
від 600 до 900 | - | - | 1,5 | - | - | -
1.5 Постановка задачі на випускну бакалаврську роботу
Як видно із аналізу, існуючі системи обліку газу на базі лічильника об’єму газу обліковують об’єми газу в реальних умовах вимірюючи при цьому, тільки фізичний об’єм і не враховуючи найбільш впливовий параметр газу – температуру.
Вирішенням проблеми, пов’язаної з підвищенням точності обліку газу, було б дослідження процесів теплообміну внутрішньобудинкових газопроводів з метою розрахунку температури газу, що обліковується.
Для цього необхідно вирішити наступні завдання:
провести аналіз засобів вимірювальної техніки, що використовуються при обліку природного газу, та вимог до їх характеристик;
розробити інформаційно-вимірювальну систему для дослідження процесів теплообміну в газопроводах;
встановити вимоги до метрологічного забезпечення перетворювачів температури газу DS18S20;
здійснити економічне обгрунтування впровадження інформаційно-вимірювальної системи для дослідження процесів теплообміну в газопроводах низького тиску;
проаналізувати вимоги з охорони праці при використанні розробленої інформаційно-вимірювальної системи.
2 РОЗРОБЛЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛООБМІНУ В ГАЗОПРОВОДАХ
Точність вимірювання об’єму газу лічильниками з нормованими метрологічними характеристиками суттєво залежить від тиску і температури облікованого газу. На даний час в комунально-побутовій сфері не здійснюється приведення облікованих об’ємів газу до стандартних умов за наступною формулою (2.1):
(2.1)
де – уточнений об’єм газу за стандартних умов; – абсолютний тиск газу за стандартних умов; – абсолютний тиск в дійсних умовах вимірювання; – абсолютна температура газу за стандартних умов; – абсолютна температура газу в дійсних умовах вимірювання.
Найбільший вплив в похибку вимірювання об’єму газу вносить температура природного газу (зміна температури газу на 1 С призводить до зміни облікованого об’єму на 0,34%, відповідно, величина зміни температури 9 С викличе зміну об’єму, співрозмірну похибці побутового лічильника газу).
Оскільки, газ в житлові приміщення (всередині яких, в основному, встановлюються лічильники газу) поступає з температурою рівною температурі повітря навколишнього середовища, а в приміщенні температура повітря навколо газопроводу близька до температури за стандартного значення (20 С), як наслідок, у внутрішньобудинкових газопроводах відбуваються інтенсивні процеси теплообміну через стінки трубопроводу.
2.1 Розроблення комп’ютерної інформаційно-вимірювальної системи
Процеси теплообміну вирізняються з поміж інших фізичних процесів своєю динамічністю. Для їх об’єктивного дослідження можливостей аналогових засобів вимірювальної техніки недостатньо. Це, в першу чергу, продиктовано необхідністю зйому якомога більшої кількості замірів температури на одиницю часу. Вирішенням цієї проблеми може бути розроблення комп’ютерної інформаційно-вимірювальної системи вимірювання температури на основі сучасних датчиків.
2.2 Вимірювання температури за допомогою мікросхеми цифрового термометра DS18S20
В каналі вимірювання температури використана мікросхема цифрового термометра DS18S20, що випускається фірмою DALLAS, забезпечує вимірювання температури в діапазоні –55..+125 °C з дискретністю 0,5 °C.
Рисунок 2.1-Зовнішній вигляд мікросхеми цифрового термометра DS18S20
DS18S20 допускає напругу живлення від +3 до +5,5В. В режимі очікування струм близький до нуля (менше 1мкА), а під час перетворення температури він дорівнює приблизно 1мА. Процес перетворення триває максимум 750 мс.
Принцип дії цифрових датчиків температури фірми DALLAS полягає в підрахунку кількості імпульсів, виробляючих генератором з низьким температурним коефіцієнтом в часовому інтервалі, який формується генератором з великим температурним коефіцієнтом. Лічильник ініцілізується значенням -55°С ( мінімальна вимірювана температура ). Якщо лічильник доходить до нуля перед тим, як закінчується часовий інтервал ( це означає, що температура вища -55°С ), тоді регістр температури, який також ініцілізований значення -55°С, інкременується. Одночасно лічильник призупиняється новим значенням, яке задається схемою формування нахилу характеристики. Ця схема потрібна для компенсації параболічної залежності частот генератора від температури. Лічильник починає працювати, і якщо він знову досягне нуля, коли інтервал ще не закінчений, процес повторюється знову. Схема формування нахилу завантажує лічильник значеннями, які відповідають кількості імпульсів генератора Цельсія для кожного конкретного значення температури. Після закінчення процесу перетворення регістр температури буде зберігати значення температури.
Для DS18S20 температура представляється у вигляді 9-бітного значення в додатковому коді. Оскільки це значення займає 2 байта, всі розряди старшого байта рівні знаковому розряду. Дискретність представлення температури складає 0,5 °C. Залежність вихідного коду від температури наведена в таблиці:
Таблиця 2.1 – Залежність вихідного коду від температури.
Температура | Вихідний код (Binary) | Вихідний код (Hex)
Ст. байт | Мл. байт
+125°C | 0000 0000 | 1111 1010 | 00FAh
+25°C | 0000 0000 | 0011 0010 | 0032h
+0.5°C | 0000