резистором R15, коэффициент передачи синфазной составляющей не зависит от коэффициента усиления.
Рис.9. Измерительный усилитель.
Рассчитаем коэффициент усиления Ku выходного усилителя:
;
;
;
где
, 
, 
,
тогда окончательно
получим:
.
Сделаем синхронизацию отрезка температуры и отрезков тока и напряжения выходного преобразователя ”напряжение-ток”.
Преобразователь выполним по схеме выше описанного источника тока. Тогда выходной ток будет равен:
;
,
.
Из последних
двух выражений получим выражение для напряжения на инвертирующем входе ОУ ДА5 (
):
.
Теперь,
когда синхронизация отрезков температуры, напряжения и тока произведена, можно, при фиксированном напряжении
, определить
необходимый коэффициент усиления Ku:
;
; 
.
На
инвертирующий вход ОУ
ДА5 подадим напряжение с делителя напряжения 
входным для которого является
,
т.е.
Выбираем: R26= 75 кОм, R27= 1 кОм.
,
При Ku=2.223 , 
и 
соответственно
равны:
;
;
.
Проверим правильность нашего расчета:
.
Выбираем: R20=R21=R0=20 кОм, R22=R23=R=20 кОм, n=1, R24=R25=R·n=20 кОм.
)
определим, выразив его через коэффициент усиления Ku:
.
Вследствие разброса
компонентов схемы, в измерение вноситься ошибка, поэтому необходимо выполнить перерасчет номинала резисторов для
коэффициента
усиления Ku,выходного усилителя, с погрешностью δ=±5%.
;
;
.
Выбираем: R16=68 кОм , R15=27 kОм .
Таким образом, выходное напряжение можно изменять (т.е. смещение характеристики) в следующих диапазонах:
a) в “нижней точке” характеристики:
b) в “верхней точке” характеристики:
Рис.10. Модель схемы выходного усилителя в среде “Micro-Cap V”.
Рис.11. Выходные характеристики “выходного усилителя” при изменении
номинала подстроечного резистора R15=0…75…750 Ом,
при T=-150°C (Rt=20,67 Ом), в среде “Micro-Cap V”.
Рис.12. Модель схемы выходного усилителя в среде “Micro-Cap V”.
Рис.13. Выходные характеристики “выходного усилителя” при изменении
номинала подстроечного резистора R15=0…75…750 Ом,
при T=50°C (Rt=59,78 Ом), в среде “Micro-Cap V”.
6.5 Расчет и выбор схемы фильтра постоянной составляющей.
Фильтр постоянной составляющей необходим для исключения влияния Uпом.
Рис.14. Фильтр постоянной составляющей.
Передаточная функция имеет вид:
, где
-R3/R2 — коэф. передачи в полосе
пропускания.
Коэффициент подавления фильтра должен удовлетворять следующему условию:
;
;
.
Частоту среза 
должна
удовлетворять следующему условию:
;
.
Выбираем: R2=R3=120 кОм, тогда:
;
Выбираем: C1=15мкФ.
6.6 Выходной преобразователь.
Преобразователь выполним по схеме выше описанного источника тока.
Рис.15 Выходной преобразователь.
Тогда выходной ток будет равен:
;
Из последней
формулы выразим 
:
, где
; 
; 
; 
.
Выбираем: n=11, R7=R8=1 кОм , R10=R13=R10 · n=1 кОм ·11=11 кОм , тогда:
.
Вследствие
разброса компонентов схемы, в измерение вноситься ошибка, поэтому необходимо выполнить перерасчет номинала резисторов для
δ=±5%.
;
;
Выбираем: R18=180 Ом , R17=22 Ом .
Таким образом, выходной ток можно изменять (т.е. крутизну характеристики) в следующих диапазонах:
a) в “нижней точке” характеристики:
;
.
b) в “верхней точке” характеристики:
;
.
Рис.16. Модель схемы выходного преобразователя при T=+50°C
(Rt=59,78 Ом) в среде “Micro-Cap V”.
Рис.17. Выходные характеристики “выходного преобразователя” при
изменении номинала подстроечного резистора R17=0…10…100 Ом,
при T=+50°C (Rt=59,78 Ом), в среде “Micro-Cap V”.
Рис.18. Модель схемы выходного преобразователя при T= -150°C
(Rt=20,67 Ом) в среде “Micro-CapV”.
Рис.19. Выходные характеристики “выходного преобразователя” при
изменении номинала подстроечного резистора R17=0…10…100 Ом,
при T= -150°C (Rt=20,67 Ом), в среде “Micro-Cap V”.
6.7 Выбор компонентов, применяемых в электрической схеме измерительного преобразователя.
Постоянные резисторы ¾ С14-0,125 ±1% ±35×10-6 1/°С.
Подстроечные резисторы ¾ С5-16ВБ ±5%.
R1,R4-R6,R12,R20-R25 ¾ С14-0,125-20кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
R2,R3 ¾ С14-0,125-120кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
R7,R8 ,R27¾ С14-0,125-1кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
R9,R11 ¾ С14-0,125-10кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
R10,R13 ¾ С14-0,125-13кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
R14 ¾ С14-0,125-620Ом ±1% ±35×10-6 1/°С.
R15 ¾ С5-16ВБ -270м ±5%.
R16 ¾ С14-0,125-68кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
R17 ¾ С5-16ВБ -22Ом ±5%.
R18 ¾ С14-0,125-180Ом ±1% ±35×10-6 1/°С.
R19 ¾ С14-0,125-200Ом ±1% ±35×10-6 1/°С.
R26 ¾ С14-0,125-75кОм ±1% ±35×10-6 1/°С.
Конденсатор ¾ К53-7±10%.
Стабилитрон ¾ КС405.
VD1 ¾ КС405, Uст=6,2В.
Операционные усилители ¾ К140УД17А.
7. Расчет измерительного преобразователя при влиянии внешней температуры.
Графики зависимости выходного тока от влияния температуры :
Рис.20. Выходные токи ИП при Tвнеш.=0°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-150°C…+50°C) 
Рис.21. Выходные токи ИП при Tвнеш.=20°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-50°C…+50°C) 
Рис.22. Выходные токи ИП при Tвнеш.=40°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-50°C…+50°C) 
Рис.23. Выходные токи ИП при Tвнеш.=60°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-50°C…+150°C) 
8. Расчёт погрешности измерительного преобразователя на разброс компонентов схемы.
Графики зависимости выходного тока от влияния разброса компонентов схемы:
Рис.24. Вых. токи ИП при разбросе компонентов, Tизм.= -150°C, в среде “Micro-Cap V”.
Для всего диапазона выходных токов ИП при разбросе
компонентов (±1%), Tизм.= -150°C —
Рис.24. Вых. токи ИП при разбросе компонентов, Tизм.=-100°C, в среде “Micro-Cap V”.
Для всего диапазона выходных токов ИП при разбросе
компонентов (±1%), Tизм.=-100°C ——
Рис.25. Вых. токи ИП при разбросе компонентов, Tизм.=-50°C, в среде “Micro-Cap V”.
Для всего диапазона выходных токов ИП при разбросе
компонентов (±1%), Tизм.= -50°C —
Рис.26. Вых. токи ИП при разбросе компонентов, Tизм.= 0°C, в среде “Micro-Cap V”.
Для всего диапазона выходных токов ИП при разбросе
компонентов (±1%), Tизм.= 0°C —
Рис.27. Вых. токи ИП при разбросе компонентов, Tизм.=+ 50°C, в среде “Micro-Cap V”.
Для всего диапазона выходных токов ИП при разбросе
компонентов (±1%), Tизм.= +50°C —
9. Оценка влияния Uз и Uпом.
Графики зависимости выходного тока от влияния Uз и Uпом:
Рис.31. Вых. токи ИП при влиянии помехи 50mB,Tвнеш.=0°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-150°C…+50°C) 
Рис.32. Вых. токи ИП при влиянии помехи 50mB,Tвнеш.=20°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-150°C…+50°C)
Рис.33. Вых. токи ИП при влиянии помехи 50mB,Tвнеш.=40°C в среде “Micro-Cap V”.
Для диапазона температур
(-150°C…+50°C)
Рис.34. Вых. токи ИП при влиянии помехи 50mB,Tвнеш.=60°C в среде “Micro-Cap V”.
Для
диапазона температур (-150°C…+50°C)
Выбор эквивалентной схемы влияния помех общего и нормального вида. Расчет влияния помех.
 |
 |
 |
Рис.4
Эквивалентная схема влияния помех общего и нормального видаУважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
