2.2 Мостовое соединение

На рис.6 представлена схема мостового соединения

Рис.6 Мостовое соединение

Примем, что R₁=R₂=R₃=R₄=100 (Ом)

U_пит=I_доп*2*R₄

где R₄=R₀

I_доп<25мА, тогда напряжение питания будет равно:

U_пит=I_Доп*2*R₄=25*10^-3*2*100 =5 (В)

Выходное напряжение мостовой схемы при максимальном изменении сопротивления будет равно:

U_вых= = 5/4 * 0.112 /100 =1.401* 10^-3 (В)

2.3 Вывод

Рассчитана конструкция датчика мгновенных температур, его параметры L_общ, S, R₀ , ∆R, R.

Кроме этого осуществлены расчёты основных параметров измерительной цепи, таких как: U_пит­­ , U_вых .

В результате расчетов конструкции датчика получено:

R₀ = 4.482(Ом)

∆R = 0.112 (Ом)

R= 11.375 (Ом)

Глава 3. Разработка информационно измерительной системы

3.1. Усилитель

В качестве усилителя выбран AD623 . Это интегрированный инструментальный усилитель с однополярным питанием, который обеспечивает rail-to-rail диапазон выходных напряжений (размах напряжения до напряжений питания) при работе с напряжениями питания от 3 В до 12 В. AD623 дает пользователю большую свободу применения за счет программирования коэффициента усиления одним резистором и 8-выводной конфигурации выводов промышленного стандарта. Без внешнего резистора AD623 обеспечивает единичное усиление (G = 1), а используя внешний резистор коэффициент усиления AD623 можно изменять в диапазоне до 1000[16].

AD623 поддерживает погрешность на минимальном уровне, обеспечивая превосходный КОСС в полосе частот, который возрастает при увеличении коэффициента усиления. Значение КОСС сохраняет постоянный уровень на частотах до 200 Гц, что позволяет подавлять как шум на частоте сети питания, так и ее гармоники. AD623 имеет широкий диапазон входных синфазных напряжений и способен усиливать сигналы с синфазным напряжением на 150 мВ ниже напряжения земли. Архитектура AD623 была оптимизирована для работы от однополярного напряжения питания, однако компонент также обеспечивает превосходные показатели и при работе с биполярным напряжением питания (от ±2.5 В до ±6.0 В).

Низкая потребляемая мощность (1.5 мВт при 3 В), широкий диапазон напряжений питания и rail-to-rail диапазон выходных напряжений делают AD623 идеальным выбором для систем с питанием от батарей. Выходной каскад, работающий в rail-rail режиме, максимизирует динамический диапазон при низких напряжениях питания. AD623 является отличной альтернативой проектам инструментальных усилителей на дискретных компонентах, обеспечивая превосходную линейность, температурную стабильность и надежность при минимальной занимаемой площади[17].

На рис.7 показана принципиальная схема усилителя REF192

Рис.7 Принципиальная схема усилителя REF192

В таблице 6 указано назначение пинов микросхемы AD623

Таблица 6 Назначение пинов микросхемы AD623

Номер	Наименование	Назначение
1	-RG	Пин подключения резистора
2	-IN	Входное напряжение(-)
3	+IN	Входное напряжение(+)
4	-Vs	Вход для отрицательного потенциала напряжения питания
5	Ref	Вход опорного напряжения
6	Output	Выходное напряжение
7	+Vs	Напряжение питания
8	+Rg	Пин подключения резистора

Температурный коэффициент при коэффициенте усиления = 1 – от 5 до 10 ppm/C, при коэффициенте усиления >1 – 50 ppm/C.

3.2 АЦП

AD7450 - 12 битный аналого-цифровой преобразователь, быстродействующий, маломощный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (SAR), который имеет полностью дифференциальный аналоговый вход. Работает от однополярного источника питания - 3 В или 5 В и имеет скорость преобразования до 833 kSPS или 1 MSPS соответственно.

Особенности и преимущества - низкий уровень шумов, широкую полосу пропускания, дифференциальное устройство выборки - хранения (УВХ), которое может обрабатывать входные сигналы с частотой более 1 МГц - частота среза по уровню -3 дБ равна 20 МГц. Опорное напряжение для AD7450 V_REF должно быть внешним и иметь значение от 100 мВ до 3.5 В, в зависимости от напряжения источника питания и конкретной ситуации, в которой используется прибор. Значение опорного напряжения определяет диапазон напряжения синфазного сигнала.

Разрядность AD7450 достаточно точная и составляет 12 бит. При этом время преобразования одного оцифрованного сигнала составляет 16 циклов.

Процессы начала преобразования и выдачи данных синхронизируются сигналом на входе CS и последовательными тактовыми импульсами, что позволяет передавать данные в микропроцессоры или DSP. Выборка входного сигнала, преобразование и выдача данных начинаются по срезу сигнала CS. [18]. Описание конфигурации выходов AD7450 представлено на рис. 8.

Рисунок 8 Конфигурация выходов АЦП

В таблице 6 представлено описание каждого выхода АЦП.

Таблица 6. Описание выходов AD7450

№ выводов	Значения	Функции
1	VREF	Справочный вход AD7450. Для 5В питания VREF = 2.5В (±1%), для 3В питания VREF = 1.25В (±1%). VREF должен быть заземлен с конденсатором от 0.1 мкФ.
2	VIN+	Положительный дифференциальный аналоговый вход
3	VIN-	Отрицательный дифференциальный аналоговый вход
4	GND	Аналоговая Земля для АЦП.
5	VDD	Вход электропитания 3 В (±10%) или 5 В (±5%). Подаваемое напряжение должно быть заземлено с конденсаторами на 0.1 мкФ и 10 мкФ для фильтрации входного сигнала.
6	SCLK	Логический вход. Используется для процесса преобразования данных.
7	SDATA	Логический выход. Результат преобразования АЦП в виде последовательного потока данных. Данные состоят из 4х нулей в начале и 12 бит банных (всего 16 бит). Данные представлены в двоичном виде.
8	__ CS	Вход начала преобразования и передачи данных. Преобразование начинается при CS = 0.