В разработанной схеме используется коэффициент усиления 6,3.R1 выбираем подстроечный на 6,8 Ом. Рис 11 Принципиальная схема микросхемы REF192 В таблице 4 указано назначение выводов микросхемы AD623Таблица 1 — Назначение выводов микросхемы AD623Номер
НаименованиеНазначение1-RGВывод подключения резистора2-INВходное напряжение (-)3+INВходное напряжение (+)4-VsВход для отрицательного потенциала напряжения питания5RefВход опорного напряжения6OutputВыходное напряжение7+VsНапряжение питания8+RgВывод подключения резистора
Температурный коэффициент при коэффициенте усиления = 1 — от 5 до 10 ppm/C, при коэффициенте усиления >1 — 50 ppm/C.Анализ и расчет погрешностей проектируемого средства измерения
На практике в динамометрических датчиках встречается много разновидностей систематических и случайных погрешностей, имеющихразличные способы расчёта. В данной курсовой работе будут посчитаны следующие типы погрешностей: погрешность тензорезисторов и температурная погрешность усилителя.
4.1 Погрешность тензорезисторов
Любое приращение величины сопротивлений резисторов формирует выходное напряжение, которое поступает на вход инструментального усилителя. Данный вид отклонения относится к систематической составляющей погрешности. Предположим, что предельное отклонение сопротивления каждого тензорезистора в партии от номинального составляет 2%.По факту в худшем случае тензорезисторы измерительного моста будут иметь следующий номинал:
Тогда величина приращения сопротивления будет равна:
То получим следующие значение напряжения на выходе моста:
Абсолютная погрешность измерения, т. е значение напряжения на выходе можно написать:
В.Относительная погрешность измерения:, 4.2 Температурная погрешность усилителя
К инструментальному операционному усилителю подключается резистор, задающий коэффициент усиления. В спроектированной схеме используется разистор на 100Ом, который обеспечивает усиление сигнала с выхода моста Уитсона в 1000 раз. Температурный коэффициент сопротивления характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 °C.Разработанный датчик рассчитан на работу при температурахот + 5 °C до +35 °СВ схеме инструментального усилителя AD623 применяетсярезистор RT0603FRE07100RL на 6,3 Ом, имеющий ТКС 50 ppm/K, с рабочей температурой -55 до 125 °C производителя YAGEO.50ppm/k=Изменение сопротивления инструментального операционного усилителя на всем температурном диапазоне составляет:
Исходя из найденного значения изменения сопротивления, можно рассчитать максимальное значение сопротивления в схеме ОУ: При R=6,3 Ом, ток на выходе инструментально усилителя будет равным: 0,004 А. При сигнал на выходе инструментального усилителя будет равен: I=0,0252/6,30 945=0,3 994 ААбсолютная погрешность: А, т. е значение тока на выходе можно написать:
Относительная погрешность, где — значение тока, полученное при идеальных условиях
Суммарная относительная погрешность датчика:δΣ=2,16+0,15=2,31%, что не превышает предельно допустимую по заданию. Заключение
В данной курсовой работе рассмотрены тензорезистрные датчики силы Принцип датчика: преобразование деформации (растяжение/сжатие) в электрический сигнал. Рассчитана конструкция упругого элемента датчика (высота h, относительная деформация, сила F). Кроме этого осуществлены расчёты основных параметров измерительной цепи, таких как:.В рамках данной курсовой работы разработана схема, состоящая из упругого элемента, тензомоста, инструментального усилителя. В данной курсовой работе вычислена погрешность тензорезисторов и температурная погрешность усилителя. Относительная погрешность датчика: Список использованных источников1. ИЗМЕРЕНИЕ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. Методические указания. Составитель: Борис Борисович Винокуров.
2. Пономарев С. Д. Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. М.: Машиностроение. 1980. 326 с.
3. Проектирование датчиков для измерения механических величин / под ред. Е. П. Осадчего. М.: Машиностроение. 1979. 480 с.
4. Клокова Н. П. Тензорезисторы:
теория, методика расчета, разработки. М.:Машиностроение. 1990. 224 с.
