Линеаризация характеристик преобразования измерительных преобразователей

[pic 1][pic 2]

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электрические измерения»

Линеаризация характеристик преобразования
измерительных преобразователей

Вариант   7

Студент:                                                                          

                            (ФИО)                                                         (подпись, дата)

Группа:    

Руководитель:  

                               (ФИО)                        

Екатеринбург

2024

1. Исходные данные (статическая характеристика датчика) и построенная диаграмма зависимости в Excel.

[pic 3]

Табл.1 – Исходные данные

[pic 4]

Рис.1 – График зависимости R(t)

1. Принципиальная схема измерительного моста (рис.2).

[pic 5]

Рис.2 – Схема измерительного моста постоянного тока

1. Схема моста с рассчитанными сопротивлениями плеч для моделирования в Multisim

[pic 6]

Рис.3 – Схема для моделирования работы устройства в Multisim для датчика с ОТКС

1. Расчет постоянных резисторов R1 и R2 , и подбор напряжения питания моста [pic 7] в соответствии с заданным температурным диапазоном.

Входной аналоговый сигнал, который может обработать АЦП по условию задачи − это сигнал постоянного напряжения 0…5 В. Считаем, что сопротивление входных цепей АЦП очень большое и, следовательно, ток в диагонали моста пренебрежимо мал [pic 8] и не будет влиять на напряжение в диагонали моста ab, т.е. [pic 9]. Напряжение в диагонали будет зависеть исключительно от соотношений сопротивлений плеч моста.

Выбираем для нашей задачи АЦП с входным однополярным аналоговым сигналом от 0 до +5 В. Поскольку требуемая по условию разрешающая способность датчика температуры должна быть не хуже 0,5 °C, то нам потребуется АЦП с восьмиразрядным цифровым выходом (на 256 комбинаций кода) или 60°C / 0,5°C = не менее 120 комбинаций). Таким образом, значение кванта входного сигнала напряжения для АЦП будет 5 В / 255 комбинаций = 0,019607 В, или, приближенно, 0,02 В.

        Постоянные резисторы R1 и R2 в мосте выбираем по 1200 Ом. Напряжение питания моста [pic 10] пусть будет 10 В постоянного напряжения. Пусть наш электронный термометр будет измерять температуру от 0°C до 60°C. Тогда при возрастании температуры датчика Rt от 0°C до 60°C его сопротивление будет уменьшаться от 1200 Ом до 40 Ом. Охладим терморезистор(датчик) Rt до 0°C (Rt = 1200 Ом) и, при его неизменной температуре (контролируя её эталонным термометром), выставим сопротивление подстроечного резистора R3 равным 1200 Ом и зафиксируем его вал.

1. Вывод уравнения для напряжения рассогласования моста [pic 11] и его проверка в крайних точках характеристики.

[pic 12]

Для примера, рассмотрим расчет для двух точек шкалы в упрощенном варианте, когда мост абсолютно равноплечий (R1 = R2 = R3 = R4), резистор R3 выставлен на 1200 Ом и заводской номинал терморезистора точно равен 1200 Ом при 0°C.

В этом частном случае, в узле а при любой температуре среды (любом значении сопротивления Rt) всегда будет потенциал +5 В относительно отрицательного полюса источника питания, принятого нами за общую точку схемы. Поэтому формула (1) упрощается до формулы (2). Потенциал в узле b при нагревании терморезистора будет изменяться от 0 В (при максимальном сопротивлении Rt) до +5 В (при нулевом сопротивлении Rt).