МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУНИВЕРСИТЕТ-УНПК

Кафедра "Приборостроение, метрология и сертификация"

О Т Ч Е Т

по лабораторной работе №3

«Унифицирующий частотный преобразователь для работы с потенциометрическим датчиком»

по дисциплине: «Информационно-измерительные системы»

Студент: Власова Е.Г.

Группа: 11-П-м

Отметка о зачете: _______________________________

(подпись преподавателя)

Орел, 2013

1 Цель работы

Целью является ознакомление с задачами и методами унифицирующих преобразователей, с работой унифицирующего преобразователя «сопротивление-частота», исследование его точностных параметров, линейность характеристики «вход-выход» в зависимости от различных постоянных времени время задающих цепей и выходного сопротивления источника образцового напряжения.

2 Ответы на контрольные вопросы

2.1 Объясните принцип действия преобразователя по структурной схеме.

Принцип действия заключается в следующем: на потенциометрический датчик подаются разнополярные импульсы прямоугольной формы с источника опорного питания, представленного диодно-резистивной цепью. Датчик в свою очередь подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя. На инвертирующий вход подключена дифференциальная RC-цепь. На выходе первого операционного усилителя получается сигнал пропорциональный преобразуемому параметру. Этот сигнал подается на интегрирующую RC-цепь. Напряжение развертки поступает на инвертирующий вход второго операционного усилителя, который является устройством сравнения. На неинвертирующий вход подается пороговое напряжение от потенциометрического датчика, который является делителем напряжения. Если сигналы на входах сравнивающего устройства равны, то происходит смена изменение знаков опорного и порогового напряжения и смена направления развертки.

2.2 Найдите на принципиальной схеме преобразователя его основные узлы: rp, ни, су и источник опорных сигналов, разберитесь с принципом их работы.

RP датчик представлен на рисунке 1.

Потенциометрический датчик является делителем напряжения и может быть представлен магазином сопротивлений.

Неинвертирующий интегратор показан на рисунке 2. Он построен на операционном усилителе с дифференцирующей RC-цепью, включенной в обратную связь, и интегрирующей RC-цепи, включенной на выходе операционного усилителя. Наличие RC-цепей определяет постоянную времени интегратора, т.е. пропорциональность преобразуемого параметра. Ключи, включенные в RC-цепи служат для получения различных постоянных времени.

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема преобразователя

Сравнивающее устройство построено на операционном усилителе, который включен как компаратор. Таким образом, в момент равенства порогового и развертывающего напряжений устройство скачком изменяет полярность своего выходного напряжения.

Диодно-реистивная цепь является источником опорных сигналов. От того как включены ключи, зависит его сопротивление, т.е амплитуда опорных и пороговых сигналов.

2.3 Поясните, как устраняется нелинейность преобразователя.

Нелинейность преобразователя будет устранена лишь в том случае, если будет соблюдаться равенство постоянных времени дифференцирующей и интегрирующей RC-цепей.

2.4 Поясните, как влияет элементная база преобразователя на его метрологические характкристики.

Так как каждый элемент схемы имеет свое индивидуальное значение, то это будет влиять в частности на линейность преобразователя, т.к. невозможно обеспечить абсолютное равенство постоянных времени, а следовательно это влияет на погрешность преобразования.

2.5 Поясните, как влияет скорость переключения СУ на метрологические характеристики преобразователя.

От скорости переключения СУ зависит смена полярности напряжения. В случае маленькой скорости переключения передний фронт импульса будет «заваливаться», что так же приведет к потере точности преобразования, а значит искажению информации.

3 Выполнение работы

3.1 Структурная схема преобразователя «сопротивление частота»

На рисунке 2 представлена структурная схема преобразователя «сопротивление-частота».

Рисунок 2 – Структурная схема преобразователя

3.2 Экспериментальные данные

Таблицы с экспериментальными данными и графиками характеристик «вход-выход» представлены ниже.

3.2.1 Экспериментальные данные в исходном режиме работы по п.4 (все тумблеры включены)

Таблица 1 – Экспериментальные данные в режиме работы по п. 4

∆RP/RP	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5	0,45
F, кГц	0,536	0,630	0,610	0,784	0,980	1,105	1,230	1,324	1,487	1,500
δ,%	0,013	0,887	9,359	4,900	1,027	2,220	3,413	2,540	6,266	0,007
γ,%	0,098

Максимальная относительная приведенная погрешность δ=9,359%.

Рисунок 3 – График характеристики «вход-выход» в режиме работы по п.4