Проектирование канала измерения давления

В том случае, если погрешность от нелинейности составляет определенную часть общей допустимой погрешности и при линейной аппроксимации преобразователь обеспечивает заданную точность измерения, погрешность, обусловленная аппроксимацией, входит в результат измерения. Выходные значения напряжения датчика:

Подставив выражение для f и (закон Био-Савара-Лапласа для магнитного поля прямого тока), получим после упрощения: Зависимость выходного напряжения от давления при 0˂Р˂Рмакс=1,893 МПа (рисунок 2.3):Рисунок 2.3 — Зависимость частота-давление.Поскольку полученный диапазон шире, чем заданный, принимаем данную характеристику. Для того, чтобы сформировать ТТЛ-импульсы на выходе датчика, используем триггер Шмидта на ОУ (рисунок 2.4).Основой триггера на ОУ служит компараторустройство, осуществляющее сравнение двух аналоговых напряжений. Передаточная характеристика компаратора имеет вид петли гистерезиса. Такой компаратор обладает триггерным (переключающим) эффектом, и в радиоэлектронике его называют триггером Шмитта. Рисунок 2.4 — Схема формирования ТТЛ-импульсов.

Данную схему применяем для формирования сигналов прямоугольной формы из непрерывного сигнала датчика давления. При подаче на вход компаратора напряжения, снимаемого со струны, на его выходе формируется симметричное прямоугольное колебание — меандр. Принимаем R1=R2=10 кОм.

2.2 Проектирование канала измерения температуры.

Генератор прямоугольных колебаний для электромагнитной катушки с температурной зависимостью частоты построим на базе симметричного мультивибратора на ОУ (рисунок 2.4).Рисунок 2.4 — Симметричный мультивибратор на ОУРежим генерации здесь обеспечивается путем подключения к инвертирующему входу ОУ времязадающей цепи отрицательной обратной связи (RООСи C1). Предположим, что в начальный момент времени на инвертирующем входе ОУ присутствует большее положительное напряжение, чем на неинвертирующем. Тогда на выходе ОУ появится отрицательное напряжение Uвых, которое, благодаря цепи положительной обратной связи (RПОСи R1), имеет нарастающий характер. Этим отрицательным Uвыхбудет заряжаться C1через RООС. Процесс заряда C1будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе ОУ станет более отрицательным, чем на ее неинвертирующем входе. Теперь на выходе ОУ появляется положительное выходное напряжение Uвых, форсированно нарастающее под действием ПОС. Таким образом, на выходе ОУ будет формироваться последовательность симметричных двуполярных прямоугольных импульсовтипа «меандр». Времена длительности импульса и паузы в таком мультивибраторе равныt= RООСC1ln (1 + 2RПОС/R1).Включим в качестве RООС выбранный терморезистор СТ3−19, тогда частота колебаний катушки будет зависеть от температуры окружающей среды. Поскольку длительность импульсов нам не задана, принимаем С1=4 мФ, RПОС=10 кОм, R1=10 кОм, RПОС=10 кОм.

3. Разработка эскизного проекта датчика3.

1 Разработка сборочного чертежа датчика давления.

Диаметр мембраны был назначен ранее (п. 2.1). Назначаем следующие размеры чертежа:

Диаметр корпуса 40 мм. Высота корпуса 20 мм. Диаметр штуцера подводимого давления 8 мм. Остальные размеры в соответствии с чертежом.

3.2 Назначение вторичных приборов.

В соответствии с заданной погрешностью измерения выбираем следующие вторичные приборы:

Электронный частотомер 53210A компании Agilent Technologies. Электронно-счётные частотомеры используются во многих отраслях для измерения и анализа частотных и фазовых параметров, атакже временных интервалов сигнала. Имеют функцию вычисления любой выличины и отображения её на экране. Приведённая погрешность 1,5%.Измеритель цифровой одноканальный ИДЦ1 компании ОВЕН. Измерение температуры или других физических величин (давления, влажности, расхода, уровня и т. п.) с помощью датчиков c унифицированным выходным сигналом тока или напряжения;

формирование сигнализации о выходе (или входе) измеряемого параметра в заданную пользователем зону (П и U — образные логики);функция «HOLD». В процессе работы прибор предоставляет пользователю возможность фиксации на дисплее текущего значения измеряемой величины и запоминания ее энергозависимой памяти прибора. ИДЦ1 имеет крупный 4-х разрядный цифровой индикатор. Размер цифр 40×20мм.

масштабирование измеренного значение входного сигнала от 4 до 20мА. Погрешность 0,25%.Таким образом, вторичные приборы выбраны.

Заключение

.

В данной курсовой работе спроектированы каналы измерения давления и температуры. В соответствии с заданной погрешностью измерения выбраны следующие вторичные приборы:

Электронный частотомер 53210A компании Agilent Technologies. Измеритель цифровой одноканальный ИДЦ1 компании ОВЕН.

Список использованных источников

.

Карцев Е. А., Коротков В. П. Унифицированные струнные измерительные преобразователи.— М.: Машиностроение. 1982. — 144 с., ил.— (Б-ка приборостроителя).Гусев Е. Д. К расчёту некоторых параметров струнных датчиков. -.

Приборостроение, 1965, № 94, с. 3−6.Проектирование датчиков для измерения механических величин. Под общей редакцией д-ра техн. наук проф. Е. П. ОСАДЧЕГО, МОСКВА: «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1979.

http://vstn.ru/assets/files/katal2011/freq%20counters.pdf.

http://www.owen.ru/uploads/02−1idc.pdfПриложения.