2.3. Расчет мощности потребляемой устройством

Мощность, потребляемая электронным блоком системы определяется как сумма токов потребления микросхем по цепям питания и по входам, подключенным к шине питания, умноженная на напряжение питания.

Токи потребления для микросхем по цепи питания +10В, -10В, +5В приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Токи потребления микросхем

Микросхема	Количество микросхем	Ток потребления, мА
К574УД1	12	8
К554СА3	6	6
К155КП1	1	68
КМ1816ВЕ51	1	150
КР580ИР82	1	160
К573РФ5	1	100
142ЕН6	1	7,5
К155ЛН1	1	12

Для микросхемы 142ЕН6 напряжение питания равно 27 В.

Потребляемая мощность равна:

Р =10(144 + 54) + 5( 68 + 150 + 160 + 100 + 12) + 277,5 = 4,632 Вт.

3. Метрологическая часть

3.1. Методическая погрешность определения уровня

Она возникает из-за погрешности дискретизации отсчетов состояний компаратора.

Таймер изменяет свое состояние один раз в одну микросекунду. Таким образом, при считывании показания таймера автоматически возможна погрешность до величины L.

Скорость распространения ультразвуковой волны v=5050 м/с, t =1мкс.

L = vt =5050м/c·10^-6с = 0,00505м =5,05мм.

Из расчетов видно, что полученное значение погрешности удовлетворяет условию, указанному в техническом задании (5 см).

Относительная погрешность измерения уровня:

Ультразвуковой датчик Х1600, как показывают расчеты, имеет очень хорошие метрологические характеристики, что в свою очередь является большим плюсом в обосновании его выбора для системы измерения уровня.

3.2. Погрешность усилителей

Так как параметры усилителей изменяют свои значения, главным образом, при изменении температуры окружающей среды, то определяется погрешность преобразования, обусловленная изменением температуры Т в диапазоне от -30  Т  +30С.

Отклонение от номинального значения определяется по формуле:

R = ТR,

где - температурный коэффициент сопротивления (ТКС);

Т – диапазон изменения температуры;

R – номинальное значение сопротивления.

Для усилителя DA1:

R1 = 2 кОм;

R2 = 200 кОм;

_R1 = 5510^-61/C;

_R2 = 7510^-61/C.

R1 = 5510^-6602000 = 6,6 Ом;

R2 = 7510^-66020010³ = 900 Ом.

Относительная погрешность определяется по формуле:

Относительная мультипликативная погрешность инвертирующего усилителя DA1, вызванная неточностью резисторов R1 и R2, равна разности относительных погрешностей этих резисторов:

 _и[R1, R2] = [_R2 - _R1]

_и[R1, R2] = [0,45% - 0,33%] = 0,12%.

Также наибольшее изменение напряжения смещения е_см и входных токов операционного усилителя вызываются изменением температуры окружающей среды. Поэтому после регулировки аддитивную погрешность усилителя можно приближенно описать соотношением:

где t – температура окружающей среды;

U_вхном- номинальное входное напряжение.

Для усилителя К574УД1: Тке_см= 0,18 мкВ/С; ТКI =130 нА/С.

U_вхном=1 мВ;

R1=2 кОм.

Основная погрешность усилителя DA1  = 0,12+0,26 = 0,38%.

Проведем аналогичные расчеты для усилителя DA2.

R5 = 7,5 кОм;

R6 =390 кОм;

_R5 = 5510^-6 1/C;

_R6 = 7510^-6 1/C.

R5 = 5510^-6607500 =24,75 Ом;

R6 =7510^-660390000 = 1755 Ом.

Найдем относительную погрешность:

_и[R5, R6] = [0,45 – 0,33] = 0,12%.

Аддитивную погрешность усилителя найдем по формуле:

Основная погрешность усилителя DA2 составит  = 0,59 + 0,12= 0,71.

Суммарная погрешность усилителя составляет _Σ = 0,38% + 0,71% =1,09%.