Изучение физических основ измерительного преобразования преобразователей с различными физическими закономерностями, положенными и основу принципа действия

Согласно ГОСТ 13384-93 (СНГ), основная погрешность ИП определяется при шести значениях выходного сигнала, соответствующих 0, 20, 40, 60, 80 и 100% диапазона изменения выходного сигнала. В соответствии с этим определим величину выходного сигнала ИП для значений температуры измеряемого диапазона, равных 500, 520, 540, 560, 580, 600) град С.

С учетом линейности функции преобразования ИП, можно сделать вывод, что суммарная основная погрешность разработанного ИП не превышает допустимый предел (g_доп = 0.5%)

Произведем расчет погрешности от влияния разброса компонентов.

Рис. 6.1 Результат работы ИП при разбросе пассивных компонентов (Micro-CAP)

При моделировании был выбран максимальный выходной сигнал. Из графика (рис.6.1) видно, что разброс выходного сигнала не больше 10мВ, что составляет 0.5%. Следовательно, был выбрана достаточная точность выполнения резисторов.

7. Расчет ИП на влияние температуры (расчет дополнительной

погрешности ИП от влияния температуры окружающей среды)

Согласно ГОСТ 13384-93 (СНГ), допускаемая дополнительная погрешность преобразователей, вызванная изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах, установленных рабочими условиями применения, на каждые 10 град С для преобразователей класса точности 0.5 (g_доп=0.5%) не должна превышать 0.5 предела допускаемой основной погрешности, т.е. 0.25%.

С учетом того, что анализ схемы ИП проводился при 27 град С, определим с помощью Transient-анализа MicroCAP выходной сигнал ИП при изменении температуры ИП до крайних значений рабочего температурного диапазона ИП (0...60)град С. Расчет производится при максимальной температуре ТПС.

Рис. 7.1 Результат работы ИП при изменении температуры схемы (Micro-CAP)

Определяем усредненную дополнительную погрешность от влияния температуры на ИП в диапазоне (0…27) град С:

du_0-27 = (1.022772-0.997442)/0.997442 × 10/27 = 0.94%

Определяем усредненную дополнительную погрешность от влияния температуры на ИП в диапазоне (27...60) град С:

du_27-60 = (0.967147-0.997442)/0.997442 × 10/(60-27) = 0.92%

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы был разработан и исследован измерительный преобразователь для термосопротивления. Была выбрана принципиальная схема с минимальным количеством составных частей, т.к. заданная точность прибора была достаточно велика. Схема включает в себя источник опорного напряжения, источник тока, входной усилитель и фильтр низких частот.

В качестве источника опорного напряжения был выбран интегральный, т.к. это увеличивает надежность работы, простоту реализации и простоту расчетов.

В качестве источника тока был выбран преобразователь «напряжение-ток» на основе схемы Хауленда, т.к. схема обладает небольшим количеством элементов, достаточным Rвых = 2.6 МОм, и простотой выбора и настройки схемы. Рабочий ток был выбран = 2мА, что привело к размаху полезного сигнала = 0.1664 В.

Произвели расчет влияния помех на входы ИП. Данный пункт является необходимым в связи с тем, что помехи нормального и общего вида сравнимы с величинами входных сигналов. И их расчет помогает оценить возможность усиления.

Расчет входного усилителя – один из самых важных этапов в проектировании схемы. За основу был выбран инструментальный усилитель на трех ОУ. Но в связи с условиями : Uсм = 18В (при Uсм_макс = 10В); Кус = 6, схему пришлось немного изменить, что привело к тому, что в схеме на первых двух усилителях был взят Кус = 6, без достижения насыщения, а для того, чтобы последний ОУ не “вошел” в насыщение, входной сигнал пришлось смещать на 18В используя 9В умноженных на два.

На данном этапе в схеме выходной полезный сигнал находился в диапазоне от -1 В до +1 В, при изменении температуры от 500 до 600 град С. Следовательно, оставалось только отфильтровать 50-ти герцовую помеху.

Для достижения данной цели был использован ФНЧ второго порядка - схема на основе ОУ с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления. Фильтр был выбран с запасом в полосе запирания. Частота настройки фильтра = 1Гц, что привело к ослаблению на частоте 50 Гц на -67 дБл, при необходимом - 51 дБл.

Далее была отрегулирована схема, для уменьшения мультипликативной