Разработка крановых весов для измерения веса в диапазоне от 100 до 10000 кг в статическом режиме, страница 10

U_вых = f(U_пит, ΔR, Θ) , где

ΔR – входная величина;

Θ – температура;

Температура, влияя на сопротивление резисторов, вызывает смещение нуля, что устраняется применением схемы «установки нуля».

Так как применена схема с температурной компенсацией, то влияние температуры не учитываем.

Выходное напряжение U пропорционально напряжению питания моста, следовательно, любая нестабильность напряжения питания будет оказывать влияние на выходной сигнал моста, что вызывает мультипликативную погрешность.

Относительная погрешность схемы питания моста:

Зависимость выходного напряжения  от напряжения питания моста – прямопропорциональная. Следовательно, мультипликативная погрешность от изменения напряжения питания моста равна 0.01% (δ_пит).

Для  источника питания распределение погрешности соответствует треугольному распределению, следовательно

5.3. Нормирующий преобразователь

 

U_ус = К_у·U_вых

U_ус = f(U, Θ, Е_Θ) , где

U_вых – входная величина напряжения;

Θ – температура;

Е_Θ – контактные термо-ЭДС;

Температура может вызвать изменение коэффициента усиления  усилителей, а, следовательно, вызовет мультипликативную погрешность.

Для усилителей К140УД20:

ΔU_вых/1°С = 5мкВ/1°С

ΔU_вых = 50мкВ/1°С

δ_ΔUвых = ΔU_вых/U_{вых макс} = 50·10^-6 /5 = 10^-5

Т. к. у нас использованы 3 усилителя, то суммарная аддитивная составляющая погрешности:

δ_ΔUвых = 10^-5*50*50*100% =0, 25%

Погрешность распределена по нормальному закону, следовательно для вычисления оценки СКО необходимо задаться доверительной вероятностью.

δ_ΔUвых

где t – коэффциент Лапласа, который мы получаем из функции Лапласа.

При Р_дов= 0,95  t = 1,96

Влияние контактных термо-ЭДС возможно при изменении температуры окружающей среды, что приводит к смещению нуля, но это также устраняется с помощью схемы установки нуля.

5.4. Аналого-цифровой преобразователь

 

N = U_ус/e

N = f(U_ус, Θ, Δ_нл, Δ_кв), где

U_ус – входная величина;

Θ – температура;

Δ_нл – погрешность нелинейности;

Δ_кв – погрешность квантования;

Погрешность квантования: аддитивная и оценивается максимальным значением погрешности, равным цене наименьшего разряда ±1 мВ.

δкв= ±0,001*100/5=0,02%

Погрешность квантования подчиняется равномерному распределению, тогда

- СКО относительной погрешности квантования.

Нелинейность статической характеристики преобразования приводит к появлению аддитивной погрешности и возникает в случае, если принцип преобразования не соответствует расчётному.

По справочным данным АЦП оцениваем ее значение и вычисляем СКО.

Влияние температуры оценивается по паспортным данным. Изменение температуры вызывает смещение нуля АЦП, и изменение цены наименьшего разряда. Для большинства АЦП достигнута термокомпенсация и суммарная погрешность, вызванная изменением температуры, меньше погрешности квантования, то есть ее можно не учитывать.

Для определения суммарной погрешности измерительного канала необходимо отдельно суммировать аддитивные и мультипликативные погрешности, поскольку они отражают принципиально разные свойства этих погрешностей.

Для  оценивания наибольшей погрешности используется алгебраическое суммирование предельных значений каждого звена, т. е. границ погрешностей. При этом, как правило, назначаются симметричные интервалы. Полученная оценка придельной погрешности является маловероятной (прикидочная).

Более информативной оценкой является оценка среднеквадратической погрешности (СКО), получаемой путем геометрического суммирования соответствующих оценок СКО каждого звена.

где k – коэффициент запаса, который учитывает неопределенность вида распределения (выбирается из таблиц).

Для  Р_дов= 0,95  k = 1,12.

Получим

Для определения мультипликативной составляющей используем аналогичную формулу:

  ,   k = 1.12

где N – цифровой код.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были разработаны крановые весы, их структурная схема, функциональная схема, произведен выбор элементной базы схемы электрической принципиальной, разработана методика метрологической аттестации, а также метрологическая модель. Была рассчитана себестоимость и цена изделия, разработана технологическая схема сборки и произведен анализ опасных и вредных факторов, действующих на человека при работе с весами.

         Разработанные весы полностью соответствует техническому заданию.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Нуберт Г. П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. – Л.: Энергоатомиздат, 1970.- 325с.

2... Измерение электрических и неэлектрических величин/ Евтихеев Н.Н., Купершмидт Я.А., Популовский В.Ф.,Скугоров В.Н./ – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 182 с.

3. Новицкий П. Н., Туричин А. М., Левшина Е. С. Электрические измерения неэлектрических величин. – М.: Энергия, 1975. - 260 с.

4. Спектор С. А. Электрические измерения физических величин. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 340 с.

5. Куликовский К. Л., Купер В. Я. Методы и средства измерений. -  М.: Энергоатомиздат, 1986. – 180 с.

6. ПолищукЕ. С. Метрология  и измерительная техника. – Л.: Бескид Біт, 2003. – 425 с.

7. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -  М.: Энергоатомиздат, 1987. – 175 с.

8. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. – Киев.:  Наукова думка, 1987. – 238 с.

9. Науменко А.М., Улитенко В.П. Определение погрешностей технических измерений. - Х.: авиационный институт, 1982. – 85 с.

10. Якубовский С. В., Ниссельсон Л. И., Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. -  М.: Энергоатомиздат  1990. – 315 с.