Другие предметы \ Цифровые средства измерений

Анализ функциональной схемы цифрового измерителя углового перемещения. Анализ электрической принципиальной схемы прибора, страница 3

где Q – добротность катушки индуктивности;

        - изменение активного сопротивления;

        - изменение индуктивности катушки;

         j – плотность тока;

 Уравнение для определения  напряжения разбаланса моста имеет вид:

                                     (17)

Так как , то , так как изменяется величина воздушного зазора.

Величину =0.1…0.15 выбираем из [], для индуктивных датчиков с малым угловым перемещением, следовательно

 

= 0.1 также выбираем из книги

 Добротность Q рассчитаем по формуле , где

кГц - циклическая частота

В

В

    Т. е. напряжение выхода моста составляет  (0.28…0.4) В, а по техническому заданию  Uвых цепи=2 В, значит напряжение выхода моста необходимо усилить до величины 2 В с помощью нормирующего преобразователя.

Для равновесия моста необходимо ,  где

Так как Z1=250 Ом, то Z2 =250 Ом соответственно Z3=250 Ом и Z4=250 Ом для соблюдения равновесия моста.

3.3 Выбор и расчет блока вторичного измерительного преобразователя.

 Преобразователь, применяемый в данном приборе осуществляет следующие функции: преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в сигнал стандартного уровня, компенсацию его погрешностей (смещения нуля и т. п.)

·  Мультиплексор.

8-ми канальный аналоговый коммутатор с дешифратором типа КР590КН3. Он имеет 2 параллельных канала , один вход 1 будет использован для передачи положительной полярности сигналов с образцового откалиброванного моста и  измерительного моста, а вход 2– для отрицательной. Т. е. посредством данного коммутатора будет проводиться калибровка моста.

Основной его характеристикой является номинальный коэффициент преобразования kп:

kп=Uвых.ном/Uвх.ном

В качестве нормирующего преобразователя используется измерительный усилитель.

Сигнал с выхода моста необходимо усилить до необходимого уровня в 5 раз. Это осуществляется на контрольно- измерительном усилителе, резисторы задающие коэффициент усиления встроены в усилитель.

Ключевая микросхема КР590КН4.

Аналоговый ключ применяется  для модулирования сигнала, поступающего с источника опорного напряжения, усиленного на усилителях до напряжению 5В в форме меандра. Управляющий сигнал поступает с интегрального таймера, который задает частоту колебаний меандра. Сигнал с таймера поступает на триггер, на нем сигнал преобразуется в сигнал прямоугольной формы со скважностью 2.

Аналоговый ключ выбираем из следующих условий:

-  быстроты срабатывания,

-  внутреннего сопротивления,

-  напряжения коммутации,

-  напряжения питания.

Рис.7

1, 3, 6, 7 – аналоговые входы;

4, 5, 9, 16 – аналоговые выходы;

10, 15 – логические входы;

2, 8, 12, - свободные;

13 – общий;

11 – питание + ;

14 – питание - .

Ключ на МОП транзисторах с управлением.

Сопротивление в открытом состоянии, Rоп, Ом

75

Время включения, tоп, мкс

0,3

Количество каналов, N

4

Напряжение коммутации, Us В

15

Ток коммутации, Is мА

20

 Амплитудный детектор.

Так как информационный сигнал заключается в амплитуде, то необходимо поставить амплитудный детектор служащий для выделения информационного сигнала.

 Фильтр

Для устранения влияния помех на результат измерения необходимо после выпрямителя поставить фильтр нижних частот.

Активный RC-фильтр состоит из широкополосного усилителя на сопротивлениях и пассивного RC-фильтра (RC-цепи), включенного в цепь обратной связи усилителя.

Подберем для фильтра сопротивления резисторов и емкости конденсаторов зная частоту среза fc =1 Гц и следующие соотношения [3].

Расчет начинаем вести с выбора емкости С1:

С1  10/fс , мкФ,

где fс – частота среза в герцах

С1  10 мкФ

С2                                 (22)

R2=          (23)

R1=                                                   (24)

R3=                (25)

Из формул 22, 23, 24, 25 поручим следующее:

С2==24,751*10-6 Ф

По параметрическому ряду для конденсаторов уточняем его номинал C2=24мкФ.

R2==82719.9 Ом

По параметрическому ряду для резисторов уточняем его номинал 82 кОм.

R1==82 кОм

R3==8012 Ом

Уточняем R3=8 кОм.

3.4  АЦП

Для выбора АЦП необходимо  учитывать погрешность прибора и сопряженность его с микропроцессором. Так как приведенная погрешность равна 1%, то N===352, следовательно 2n=352 и разрядность АЦП =8.5, но так как с микропроцессором используется 12-ти разрядное АЦП, то оставляем его и при этом повышаем точность и используем микросхему AD7714.

Описание микросхемы AD7714.

– последовательный тактовый сигнал. Для обмена данными с AD7714 на этот вход подается внешний последовательный тактовый сигнал.  может быть непрерывным тактовым сигналом, тогда данные передаются в виде непрерывной последовательности битов. На вход  могут также подаваться отдельные группы импульсов, тогда данные будут передаваться меньшими порциями.

 – главный тактовый сигнал AD7714. Он может подаваться или от внешнего источника, или генерироваться внутренней схемой при подключении кварца/резонатора между выводами   и  . В первом случае КМОП- совместимый тактовый сигнал подается на вывод  MCLK IN, а вывод Мclr out остается неподсоединенной.  Спецификации AD7714 определяются при тактовых частотах 1 МГц и 2.4576 МГц.

      – когда главный тактовый сигнал AD7714 генерируется при помощи кварца/резонатора устанавливается между выводами   и  . Если на    подается внешний тактовый сигнал, то выход   дает инвертированный тактовый сигнал, который может использоваться для других внешних цепей.

 – полярность тактового сигнала. Логический вход. Если  = 0, то первый фронт  в операции обмена данными должен быть нарастающим фронтом. В применении к системам с микроконтроллерным управлением это значит, что между обменами данными, когда  не подается, на входе  должен быть логический 0. Если = 1, то первый фронт  в операции обмена данными должен быть спадающим фронтом. Это значит, что между обменами данными, когда  не подается, на входе  должен быть высокий уровень.

Скачать файл