3.5 Вывод

Была разработана схема, состоящая из датчика, мостового соединения, инструментального усилителя, аналога – цифрового преобразователя, микроконтроллера, дисплея.

В связи с тем, что выходной сигнал с моста Уитсона крайне мал и исчисляется в Мв, его величина недостаточна для последующей корректной обработки с помощью АЦП, вследствие чего необходимо подключить в схему инструментальный усилитель, который усилит сигнал с моста в 1000 раз. В результате действия инструментального усилителя(AD623), на вход АЦП будет подано достаточно усиленное выходное значение.

Микроконтроллер (C8051F411), используемый в приведенный схеме, служит для получения и обработки информации с АЦП и вывода на дисплей (KS0066) конечной информации в удобном для пользователя виде.

Обобщенная схема коммутации ИИС показана в приложении 1.

4. Метрологическое обеспечение

Среди многообразия погрешностей, и их особенностей будут посчитаны следующие типы погрешностей:

Температурная погрешность усилителя.

Погрешность вариаций химического состава нити.

4.1 Температурная погрешность усилителя

К инструментальному усилителю подключен резистор, который задает коэффициент усиления. В разработанной схеме ИИС используется 100Ом резистор, который обеспечивает усиление с выхода моста Уитсона в 1000 раз.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 °С.

Разработанная ИИС рассчитана на работы при температуре окружающей среды от 0 °С до 100 °С

Резистор, подключенный к усилителю имеет ТКС: 1 – 50 ppm/C

В конструкции инструментального усилителя AD623 используется сопротивление RN731JTTD1000D50 на 100 Ом, с ТКС 50 ppm/K , рабочей температурой -55 до 125 °C производителя KOA Speer

50ppm/k=

Изменение сопротивления RT0603FRE07100RL инструментального усилителя на всем температурном диапазоне составляет:

Исходя из полученного значения максимального изменения сопротивления, можно посчитать максимальное значение сопротивления в схеме инструментального усилителя [21]:

При R=100 Ом, инструментальный усилитель усиливаем сигнал в 1000 раз, т. е напряжение на выходе инструментально усилителя будет равным: 1,401 В

При сигнал на выходе усилителя будет усилен приблизительно в 1002,5 раз. Следовательно, на выходе инструментального усилителя выходное напряжение равно:1,4045 В

Абсолютная погрешность: ,т.е значение напряжения на выходе можно написать:

Относительная погрешность: , где - значение величины, полученное при идеальных условиях

4.2 Погрешность вариаций химического состава нити

Любое изменение сплава нити, влияет на его сопротивление и как следствие на все последующие параметры, в том числе и на погрешность.

Предположим, что сплав нити нашего датчика был технологически нарушен. В связи с чем, её температурный коэффициент сопротивления, вместо положенного 0.25*10^-3 стал равен 0.3*10^-3 . Необходимо рассчитать, какова погрешность при имеющемся ТКС нити.

Тогда, начальное сопротивление нити будет равно

∆R= R₀ * α * ∆T = 0.134 (Ом)

общее сопротивление будет равно

R= R₀ (l+α * ∆T) = 11.397 (Ом)

выходное напряжение мостовой схемы при максимальном изменении сопротивления тоже изменится и будет равно

U_вых= = 5/4 * 0.112 /100 =1.681* 10^-3 (В)

Абсолютная погрешность: =1.681*10^-3 – 1.401*10^-3 = 0.000279

т.е значение напряжения на выходе можно написать:

=1401*10^-3 В

Относительная погрешность: ,где - значение величины, полученное при идеальных условиях