Расчет измерительного канала цифровых весов с температурной компенсацией

Введение

В последнее время ведется усиленная разработка цифровых силоизмерительных устройств, которые имеют серьезные преимущества по сравнению с рычажной системой механических весов.

В современном весостроении находят применение различные способы измерения силы. Наибольшее применение получили электрические способы, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с механическими способами:

простотой обработки и передачи информации;

меньшими габаритными размерами и металлоемкостью;

большей частотой собственных колебаний;

простотой двусторонней связи с ЭВМ;

удобством встройки в измерительные цепи весовых устройств.

Такие устройства находят все большее применение при автоматизации производственных процессов в различных отраслях промышленности, при научных исследованиях, а также для решения других задач, возникающих при создании и эксплуатации различных видов объектов космической и авиационной техники, судостроения, энергетики и т. д. В связи с этим к весоизмерительному оборудованию наряду с обеспечением заданной точности предъявляются требования высокого быстродействия, регистрации показаний, совместной работы с ЭВМ и представление информации на цифровых табло.

Наряду с традиционно применяемыми механическими и тензорезисторными преобразователями (датчиками) находят применение магнитоупругие, виброчастотные, гидравлические, гироскопические, пневматические и другие типы датчиков. Наибольшее распространение из электрических методов преобразования силы получил тензорезисторный.

В настоящее время нет такой отрасли народного хозяйства где бы не применялись тензометрические сило измерители.

Тензометрические весы обладают большей жесткостью и весьма компактны,  даже когда рассчитаны на большие нагрузки, что делает возможным относительно простое встраивание их в самые разнообразные устройства.

Реферат

  В данной выпускной работе производится расчет измерительного канала цифровых весов с температурной компенсацией, составляется структурная и функциональная схемы весов. Производится расчет электрической схемы, составляется метрологическая модель и программа метрологической аттестации, анализируются вредные и опасные факторы, действующие на человека при работе с весами, производится расчет себестоимости и цены НИР, составляется порядок технологической операции наклейки тензорезисторов на упругий элемент.

В результате выполнения поставленной задачи в ТЗ по результатам составления метрологической модели было получено уравнение для оценки погрешности измерительного канала.

Стр.…., табл.…., приложений………, библиогр…..     

   Аналогово-цифровой преобразователь, тензометрический S-образный датчик, микроконтроллер, микропроцессор, индикатор, структурная схема, функциональная схема, мультивибратор, триггер, нормирующий преобразователь, программа и методика метрологической аттестации, себестоимость, безопасность.

Реферат

  У данній випускній роботі проводиться розрахунок вимірювального каналу цифрових вагів, нечутливих до змінення температури,  будується структурна та функціональна схеми вагів. Проводиться розрахунок електричної схеми, складається метрологічна модель та розробляється програма та методика метрологічної атестації, аналізуються шкідливі та небезпечні фактори, діючі на людину при роботі з вагами,  проводиться розрахунок вартості та ціни НДР, будується послідовність технологічної операціі наклеювання тензорезисторів на пружній елемент.

 Згідно технічного завдання за результатом складання метрологічної моделі було отримано рівняння для оцінки похибки вимірювального каналу.

Стор.…., табл.…., приложений………, бібліогр…..     

  Аналогово-цифровий перетворювач, тензометричний S-образний датчик, мікроконтроллер, мікропроцессор, індікатор, структурна схема, функціональна схема, мультивібратор, трігер, нормуючий перетворювач, програма та методика метрологічної атестації, вартість, безпека.

1 Основная часть

1.1 Cтруктурная схема цифровых весов с температурной  компенсацией

Рис. 1.1 Структурная схема

Канал измерения основного сигнала предназначен для преобразования приложенной нагрузки к весам в изменение напряжения и температурной компенсации дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающей среды. Подробное описание каждого составляющего блока см. ниже.

Канал измерения температуры предназначен для регистрации температуры окружающей среды и сообщения о результате измерения микропроцессору, который и будет выполнять температурную компенсацию. Подробное описание составляющего блока см. ниже.

Канал преобразователей напряжения используется для преобразования напряжения в форму и величину, необходимую для измерения в электрической схеме. Подробное описание каждого составляющего блока см. ниже.

1.2 Функциональная  схемацифровых весов с температурной  компенсацией

  Функциональную  схемуцифровых весов с температурной  компенсацией см. в Приложении 1.                                                                                                                                                                                                                                                

Блок питания – это опорный источник питания. Он обеспечивает напряжение питания для микросхем 15 В. Блок питания состоит из выпрямителя на основе диодного моста, сглаживающего фильтра, стабилизатора и автотрансформатора.

1.  автотрансформатор - преобразователь постоянного напряжения в переменное, служащий для усиления сигнала от аккумулятора;

2.  диодный выпрямительный мост - он используется для преобразования переменного   напряжения питающей сети в постоянное;

3.  сглаживающие фильтры, которые включаются между диодным мостом и стабилизатором для уменьшения пульсаций (переменной составляющей) выпрямленного напряжения. Фильтр, сглаживающий низкие частоты, электролитического типа ЭМ-М (тип диода выбирался в соответствии с номинальным рабочим напряжением и диапазоном рабочих температур), фильтр, сглаживающий высокие частоты, полярного типа КСО-1.

4.  невысокая стабильность напряжения в сети обуславливает применение стабилизации выходного напряжения выпрямителя. Для получения стабильного по величине постоянного напряжения между выпрямителем и дальнейшей схемой включается стабилизатор напряжения (интегральный стабилизатор К142ЕН15А на 15 В). 

Блок преобразования постоянного напряжения в меандр. Используется для преобразования постоянного стабилизированного напряжения в напряжение, которое имеет форму меандра, чтобы устранить возникновение контактных ЭДС (для мостовой схемы в узловых точках, где соединяются различные проводники, при воздействии температуры возникают термоэлектрические напряжения – термоЭДС). Это приводит к самопроизвольному изменению напряжения на выходе мостовой схемы, не зависящему от изменения измеряемой силы, поэтому, если питание мостовой схемы осуществить постоянным током, то изменение температуры может вызвать смещение нуля, т. е. возникает дополнительная аддитивная погрешность, вызванная термоЭДС). Состоит из: интегрального стабилизатора, усилительного каскада,  ключевой микросхемы, мультивибратора, триггера.