СИНТЕЗ ФИЛЬТРА НИЖНИХ ЧАСТОТ.

Рис.2. Упрощенная принципиальная схема ограничителя спектра третьего порядка.

Необходимо рассчитать схему таким образом, чтобы граничная частота полосы пропускания ограничителя спектра .

Для реализации небольшой неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе пропускания при любой аппроксимирующей функции добротность полюса оказывается незначительной, поэтому можно использовать дополнительные параметрические условия:

; ; ;

; .

Выбираем кОм и нФ, тогда кОм и нФ.

Устройство реализует передаточную функцию:

,

где

, ,

, , , .

После подстановки значений всех коэффициентов получим:

Рис.3. Схема ФНЧ в MicroCAP 8.

Рис.4. Графики АЧХ и ФЧХ фильтра.

СИНТЕЗ КАНАЛА №1.

Первичный преобразователь.

 

Тензопреобразователь ВЮМА 4030 309.001 РЭ

Описание.

Тензопреобразователь ВЮМА предназначен для непрерывного пропорционального преобразования силы (серия С) или давления (серия Д) в электрический сигнал.

Климатическое исполнение тензопреобразователей по ГОСТ 15150 в рабочем интервале температур от -50⁰С до 80⁰С.

Преобразуемый параметр:

- сила от -5 до 5Н,

- давление от 0, 1 до 0, 6 МПа.

Электрическое питание осуществляется постоянным током 1, 5±0, 3 мА.

Начальное значение выходного сигнала, соответствующее нулевому значению преобразуемого параметра, не должно превышать по абсолютной величине 10 мВ.

Величина сопротивления моста должна находится в пределах 4, 5±0, 35 кОм.

Нелинейность выходного сигнала  в пределах номинального значения диапазона изменения преобразуемого параметра, выраженная в процентах от диапазона выходного сигнала, должна быть не более 0, 15%.

Перемещение конца рычага тензопреобразователей серии С, соответствующее изменению силы от нуля до верхнего предельного значения должно быть в пределах 0, 25±0, 003 мм.

Вариация выходного сигнала  от диапазона выходного сигнала, должна быть не более 0, 1%.

Изменение начального значения выходного сигнала на каждые 10⁰С, вызванное изменением температуры окружающей среды по абсолютной величине, должно быть не более 2мВ.

Величина сопротивления моста при температуре 80±3⁰С должна быть не более 5, 3кОм.

Средний срок службы 12 лет.

Устройство и работа тензопреобразователя.

Тензопреобразователь представляет собой цилиндрический корпус с присоединенным штуцером (преобразователь давления) или рычагом (преобразователь силы) на одном торце и контактным разъемом на противоположном торце. Чувствительным элементом является сапфировая мембрана с кремниевыми тензорезисторами. Сапфировая мембрана по всей плоскости жестко соединена с металлической (титановой) мембраной, образуя с ней двухслойную мембрану, жестко закрепленную в корпусе. Двухслойная мембрана соединяется с мембраной, воспринимающей измеряемое давление, или с рычагом, воспринимающим измеряемую силу. Под действием давления или силы двухслойная мембрана деформируется, вызывая изменение сопротивления тензорезисторов, собранных в мостовую схему. В одну диагональ моста включен источник питания, а с другой диагонали снимается выходной электрический сигнал, пропорциональный механической деформации мембраны от приложенного давления или силы. В целях пассивной термокоррекции выходного сигнала используется внешнее сопротивление, включаемое параллельно одному из тензорезисторов моста.

Рис.5. Схема подключения тензопреобразователя.

Инструментальный усилитель.

 

В разрабатываемой микроконтроллерной системе входной блок состоит из измерительного моста и инструментального усилителя. Заметную роль в данной схеме играет входной, масштабный усилитель, в основном от того с какой точностью будет усиливаться входной сигнал, зависит погрешность преобразования АЦП.

Согласно техническому заданию, входная величина  измеряется сенсорным элементом (измерительный мост), а величина  - с помощью датчика с токовым выходом. Так как датчик имеет большую синфазную помеху, в качестве масштабного усилителя используется инструментальный, который согласовывает  с опорным источником напряжения. Схемы измерительного моста и инструментального усилителя имеют вид:

 

Рис.6. Измерительный мост и инструментальный усилитель.

 

Таким образом при согласовании ОУ1 и ОУ2 результирующая погрешность будет определяться параметрами ОУ3.

Измерительный мост преобразует значения входной величины  в эквивалентное ей значение напряжения (с коэффициентом пропорциональности ), в соответствии с законом изменения значений реостата . Параметры ОУ выбираются из условия минимизации дрейфа нуля.

Напряжение на выходе усилителя определяется соотношением: , где - коэффициент усиления схемы.

Примем В.

Выбираем значения кОм, кОм.

Таким образом, чтобы получить единичный коэффициент усиления ИУ нужно выбрать , тогда В.

Рис.7. Схема канала №1.

Рис.8. АЧХ и ФЧХ канала №1.

В качестве прецизионного инструментального усилителя можно использовать МАХ 4195:

 

СИНТЕЗ КАНАЛА №2.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: