Sensoren Lab Proef 1&2 PDF

Preview

Summary

Sensoren Labo 1 en 2
labo 1: temperatuur meten met een Pt100
Labo 2: temperatuur meten met een Pt100 en een TMT181...

Description

Proef 1&2: Weerstandsthermometer (Pt100) en omvormer Competenties 

 

Kennismaking en kunnen werken met een weerstandsthermometer in de vorm van het Pt100element; Kennismaking en kunnen instellen van een R/I omvormer, zijn aansluitingen en bijbehorende software; Opstellen van en besluittrekking uit de overdrachtskarakteristiek van de Pt100 en de omvormer

Benodigdheden tijdens de proef:         

Pt100 element Pot met ijswater Kookpot half gevuld met water (1 per 2 groepen) Glazen thermometer met een bereik van 100C  Meetweerstand 250 Multimeter R/I omvormer van het merk “Endress&Hauser” model: TMT 181 Modem van het merk “Endress&Hauser” model TMT 181 PC met software “Endress&Hauser Readwin 2000”

Bijlagen  

Tabel PT100 Manual Omvormer Ti070Ren.pdf

Kennismakingsvragen: Voorbereiding De volgende vragen los je best cursus en de bijlagen om de proef beter uit te

thuis op met behulp van de van deze proef, ze helpen je voeren

1.

Wat is een weerstandsthermometer, wat is een Pt100 element? Op welk principe berust de meting? Door middel van welk symbool wordt een Pt-100 element voorgesteld? Door welk symbool wordt een R/I omvormer voorgesteld?

Een weerstandsthermometer is een apparaat waarvan de elektrische weerstand verandert naarmate de temperatuur ervan veranderd. Als je de data van de tabel gebruikt is de grafiek lineair. De Pt100 kan gebruikt worden tussen -200°C en 750°C. Symbool Pt100:

Symbool R/I omvormer:

2.

Welke weerstand heeft het element bij 0°C en 100°C? Bij 0°C heeft de weerstand een waarde van 100Ω. Bij 100°C heeft de weerstand een waarde van 138,5Ω.

3.

Waarvoor wordt de omvormer (TMT 181) gebruikt en welk zijn de “features en benefits”? De omvormer wordt gebruikt om.

4.

Welke sensor kunnen we op de ingang van de omvormer aansluiten? Wat kan je vertellen over de uitgang? Weerstandsthermometer, thermokoppel, weerstand- en spanningsomvormers.

5.

Welke meetfouten kan je maken met een RTD? Spanning tussen 4 en 20 mV. Lineair met temperatuur en weerstand.

6.

Kan je al een aansluitschema tekenen van de Pt100 en de omvormer?

Praktische proeven Metingen zonder omvormer ☺ 1.

Steek het Pt100 element in het ijswater van 0C  en meet de weerstand RPt100 van het meetelement, controleer gelijktijdig de temperatuur van het ijswater met de glazen thermometer.

☺ 2.

Steek het Pt100 element in de kookpot en breng het water aan de kook. Noteer elke 5C  de temperatuur van de thermometer en meet de weerstand RPt100 van het Pt100 element (tot 100C)  met een multimeter; zet deze meetgegevens in een tabel.

☺ 1.

Herhaal dit, zet de gegevens bij in de vorige tabel en bespreek de reproducability.

☺ 2.

Zoek in de norm-tabel de juiste waarden en voeg deze toe aan de tabel met meetwaarden.

☺ 3.

Zet de resultaten uit in een grafiek, Rpt100=f(T), met T de temperatuur, afgelezen van de thermometer en RPt100 de weerstand van het Pt100 element. Plaats de theoretische waarden uit de tabel bij in de grafiek en vergelijk deze waarden. Wat kan je nog over deze curven besluiten?

De curven zijn te vergelijken met de waardes van de theoretische norm, echter zijn er hier en daar kleine afwijkingen vanwege het praktische gebruik van de temperatuur meter etc. ☺ 4.

Er zijn ongetwijfeld afwijkingen. Waaraan zijn deze meetfouten te wijten?

Niet juist aflezen temperatuur.

Metingen met omvormer: het schema en de opbouw We weten dat de weerstand van het meetelement zal veranderen met de temperatuur. De weerstand van de Pt100 is dus een rechtstreekse maat voor de temperatuur. Praktisch gebeurt de weerstandsmeting met een meetomvormer voor weerstand of een R/I omvormer. Dit is een elektronische schakeling die de weerstand van het Pt100-element bepaalt en omzet in een standaardsignaal (bvb standaardstroomsignaal 4....20mA). U gebruikt de R/I omvormer "TMT 181" van het merk Endress&Hauser. Deze omvormer kan je programmeren voor verschillende types sensoren (Pt100, Ni1000, thermokoppel, …). We sluiten de omvormer via de modem aan op de PC en we gebruiken het softwareprogramma Readwin om de omvormer in te stellen.

☺ 5.

Ontcijfer het modelnummer van de omvormer met de handleiding (modelnummer: TMT181-A31AA). Welke voeding sluiten we aan? Welke uitgang krijgen we? Welk is het maximaal aan te leggen ingangsweerstand? (Zie handleiding R/I omvormer in deze bundel.) 

Voeding: 8...35 V DC



Max. ingangsweerstand: 2000 

☺ 6.

De betere techniekers tekenen eerst een schema voor ze iets aansluiten. Dit gebeurt met vooraf afgesproken symbolen en normen. Kan je een schema maken van de aansluiting van het “Pt100 element” volgens het driedraads systeem op de omvormer? Probeer het schema zo volledig mogelijk te tekenen, met spanningen, nummers en andere aansluitgegevens (zie figuur en handleiding).. Kan je dit schema ook opbouwen? Als je twijfelt vraag dan aan je begeleider of hij het schema wil controleren voor je de spanning aanlegt.

De meten ☺ 7.

omvormer calibreren en met de Pt100 Sluit

de omvormer aan op de PC met

de nodige zachtheid. Start de software en controleer de standaardinstellingen. Kloppen deze met de instellingen die wij nodig hebben voor onze opstelling? ☺ 8.

Plaats het Pt100 element in de water-ijs oplossing, meet de uitgaande stroom en programmeer indien nodig een offset op de zero-instelling zodat je exact 4 mA op de uitgang meet (zie uitgebreide instellingen bij Readwin). Plaats het Pt100-element in de pot met kokende, meet je 20mA? Herhaal tot de zero juist is.

☺ 9.

Neem een overdrachtskarakteristiek op I = f(T) tussen 0C  en 100C  met ongeveer alle 5c meetpunten.

☺☺ 12. Wat gebeurt er als je de leidingen naar het Pt100 verlengt, of je krijgt een oxidatie van de aansluitingen van de Pt100 op de omvormer? Je kan dit simuleren door in elke leiding een weerstand van 1  te plaatsen.

☺☺ 13. Maak een schema van de aansluiting van het Pt100 element volgens het tweedraadssysteem en sluit aan. Herhaal punt 10 en 11. Vergelijk de resultaten met deze uit punt 12 en met de resultaten die je theoretisch zou moeten bekomen. Zet de resultaten eventueel uit in grafiek. Is er een verschil, wat kan je besluiten?



Er verandert niet zo veel, er zijn kleine verschillen in de gemeten waardes.

☺☺ 14. Welke temperatuur hebben we buiten? In de klas: 21°C Buiten: 14°C ☺☺ 15. Als we de omvormer wensen te calibreren voor een temperatuur van –20°C tot 300°C voor het gebruik in een oven is het moeilijker om een temperatuurreferentie te vinden die constant –20°C of 300°C aanhoudt. Een oplossing hiervoor is de Pt100 te vervangen door een weerstandsdecadebank. Kan je met deze informatie de omvormer afregelen zodat hij in de oven kan gebruikt worden? / De software

☺☺ 16. Bestudeer en bespreek in Readwin de volgende mogelijkheden:  Weergave/wijzigen instrumentinstellingen  Weergave momentele waarde ☺☺ 17. Als er een draad naar de Pt100 zou los raken, is er dan een beveiliging voorzien in deze opstelling Als men een draad lostrekt dan zal de software een foutmelding geven en de temperatuur niet aflezen, als deze goed is ingesteld.

Besluitvragen: ☺ 19. Is de grafiek voor R=f(T) van het Pt100 element lineair? Tussen welke temperatuurgrenzen is het element bruikbaar? Ja en tussen -200°C en 750°C

☺ 10. Waarom wordt met de R/I omvormer de weerstandsvariatie omgezet in een stroom en niet in een spanning? Het staat al in de naam R/I, R: weerstand naar I: stroom. Deze omvormer zorgt ervoor dat de weerstand wordt omgevormd naar een standaardsignaal tussen 4 en 20 mA.

☺ 11. Waartoe dient de weerstand van 250 Ohm? Om de spanning over te meten en zo de stroom te berekenen. ☺ 12. Klopt je schema nog met datgene dat je getekend hebt met de kennismakingsvragen.

Ja.

Bijlage 1: Pt100 °C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

48,0 0 48,4 1 48,8 2 49,2 3 49,6 4 50,0 6 50,4 7 50,8 8 51,2 9 51,7 0 52,1 1 52,5 2 52,9 2 53,3 3 53,7 4 54,1 5 54,5 6 54,9 7 55,3 8 55,7 8 56,1 9 56,6 0 57,0 0 57,4 1 57,8 2 58,2 2 58,6 3 59,0 4 59,4 4 59,8 5 60,2 5 60,6 6 61,0 6 61,4 7 61,8 7

0,41

-95

62,28

0,41

-60

76,33

0,40

0,41

-94

62,68

0,40

-59

76,73

0,40

0,41

-93

63,09

0,41

-58

77,13

0,40

0,41

-92

63,49

0,40

-57

77,52

0,39

0,41

-91

63,90

0,41

-56

77,92

0,40

0,42

-90

64,30

0,40

-55

78,32

0,40

0,41

-89

64,70

0,40

-54

78,72

0,40

0,41

-88

65,11

0,41

-53

79,11

0,39

0,41

-87

65,51

0,40

-52

79,51

0,40

0,41

-86

65,91

0,40

-51

79,91

0,40

0,41

-85

66,31

0,40

-50

80,31

0,40

0,41

-84

66,72

0,41

-49

80,70

0,39

0,40

-83

67,12

0,40

-48

81,10

0,40

0,41

-82

67,52

0,40

-47

81,50

0,40

0,41

-81

67,92

0,40

-46

81,89

0,39

0,41

-80

68,33

0,41

-45

82,29

0,40

0,41

-79

68,73

0,40

-44

82,69

0,40

0,41

-78

69,13

0,40

-43

83,08

0,39

0,41

-77

69,53

0,40

-42

83,48

0,40

0,40

-76

69,93

0,40

-41

83,88

0,40

0,41

-75

70,33

0,40

-40

84,27

0,39

0,41

-74

70,73

0,40

-39

84,67

0,40

0,40

-73

71,13

0,40

-38

85,06

0,39

0,41

-72

71,53

0,40

-37

85,46

0,40

0,41

-71

71,93

0,40

-36

85,85

0,39

0,40

-70

72,33

0,40

-35

86,25

0,40

0,41

-69

72,73

0,40

-34

86,64

0,39

0,41

-68

73,13

0,40

-33

87,04

0,40

0,40

-67

73,53

0,40

-32

87,43

0,39

0,41

-66

73,93

0,40

-31

87,83

0,40

0,40

-65

74,33

0,40

-30

88,22

0,39

0,41

-64

74,73

0,40

-29

88,62

0,40

0,40

-63

75,13

0,40

-28

89,01

0,39

0,41

-62

75,53

0,40

-27

89,40

0,39

0,40

-61

75,93

0,40

-26

89,80

0,40

-200

18,49

-165

33,43

0,42

-130

-199

18,93

0,44

-164

33,83

0,42

-129

-198

19,36

0,43

-163

34,27

0,42

-128

-197

19,79

0,43

-162

34,69

0,42

-127

-196

20,22

0,43

-161

35,11

0,42

-126

-195

20,65

0,43

-160

35,53

0,42

-125

-194

21,08

0,43

-159

35,95

0,42

-124

-193

21,51

0,43

-158

36,37

0,42

-123

-192

21,94

0,43

-157

36,79

0,42

-122

-191

22,37

0,43

-156

37,21

0,42

-121

-190

22,80

0,43

-155

37,63

0,42

-120

-189

23,23

0,43

-154

38,04

0,41

-119

-188

23,66

0,43

-153

38,46

0,42

-118

-187

24,09

0,43

-152

38,88

0,42

-117

-186

24,52

0,43

-151

39,30

0,42

-116

-185

24,94

0,42

-150

39,71

0,41

-115

-184

25,37

0,43

-149

40,13

0,42

-114

-183

25,80

0,43

-148

40,55

0,42

-113

-182

26,23

0,43

-147

40,96

0,41

-112

-181

26,65

0,42

-146

41,38

0,42

-111

-180

27,08

0,43

-145

41,79

0,41

-110

-179

27,50

0,42

-144

42,21

0,42

-109

-178

27,93

0,43

-143

42,63

0,42

-108

-177

25,35

0,42

-142

43,04

0,41

-107

-176

28,78

0,43

-141

43,45

0,41

-106

-175

29,20

0,42

-140

43,87

0,42

-105

-174

29,63

0,43

-139

44,28

0,41

-104

-173

30,05

0,42

-138

44,70

0,42

-103

-172

30,47

0,42

-137

45,11

0,41

-102

-171

30,90

0,43

-136

45,52

0,41

-101

-170

31,32

0,42

-135

45,94

0,42

-100

-169

31,74

0,42

-134

46,35

0,41

-99

-168

32,16

0,42

-133

46,76

0,41

-98

-167

32,59

0,43

-132

47,18

0,42

-97

-166

33,01

0,42

-131

47,59

0,41

-96

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

°C

Ohm

Diff

-25

90,19

0,39

14

105,46

0,39

53

120,55

0,39

92

135,46

0,38

131

150,20

0,38

-24

90,59

0,40

15

105,85

0,39

54

120,93

0,38

93

135,84

0,38

132

150,57

0,37

-23

90,98

0,39

16

106,24

0,39

55

121,32

0,39

94

136,22

0,38

133

150,95

0,38

-22

91,37

0,39

17

106,63

0,39

56

121,70

0,38

95

136,60

0,38

134

151,33

0,38

-21

91,77

0,40

18

107,02

0,39

57

122,09

0,39

96

136,98

0,38

135

151,70

0,37

-20

92,16

0,39

19

107,40

0,38

58

122,47

0,38

97

137,36

0,38

136

152,08

0,38

-19

92,55

0,39

20

107,79

0,39

59

122,86

0,39

98

137,74

0,38

137

152,45

0,37

-18

92,95

0,40

21

108,18

0,39

60

123,24

0,38

99

138,12

0,38

138

152,83

0,38

-17

93,34

0,39

22

108,57

0,39

61

123,62

0,38

100

138,50

0,38