4.2 Вибір блоку живлення
Для коректної та безперебійної роботи інформаційно-вимірювальної системи необхідно використати стабільне джерело живлення. Найоптимальнішим варіантом вирішення такої проблеми буде використання джерела опорної напруги. В наш час широкого використання зазнали такі джерела опорної напруги як REF-02, AD7805, AD586, AD7805, LM113, TL431.
Оберемо для нашого випадку мікросхему AD7805. Функціональна схема джерела опорної напруги AD7805 наведено на рисунку 4.3 [5]:
Рисунок 4.3 – Схема увімкнення AD7805
Джерело опорної напруги AD7805 має такі технічні характеристики:
-
відхилення напруги від опорного значення: ± 0,02 В;
-
струм споживання 1,5 μА;
-
діапазон струму навантаження: від 0 до 10 mА;
-
температурний коефіцієнт вихідної напруги: 10-5/ ºС.
Для того щоб вхідний сигнал якомога менше спотворити, при його проходженні через резистори, які будемо використовуватися для ділення напруги та схем включення мікроелементів будуть прецензійними.
Схема блоку живлення вимірювальних каналів наведена на рисунку 4.4:
Рисунок 4.4 – Схема увімкнення блоку живлення
В даній схемі трансформатор понижує рівень напруги від джерела до належного рівня. Діодні мости проводять випрямлення змінної напруги в постійну. Стабілізатори напруги MC7815 та МС7818 дозволяють на виході отримати двополярну напругу живлення ±15 В, яка необхідна для живлення вторинних вимірювальних перетворювачів і мікроконтролера.
4.3 Вибір первинного вимірювального перетворювача
Тензометричні датчики – (тензопари), принцип дії яких базується на явищі тензоефекту – зміна активного опору провідників, напівпровідників під дією механічних зусиль. Для приладу, що розробляється пропонується використати тензодатчик HBM Z6FC3 (рисунок 4.5).
Рисунок 4.5 – Тензодатчик HBM Z6FC3
Балковий тензодатчик Z6 від HBM найбільш часто використовується в промислових вагах. Цей високоточний датчик (клас точності згідно OIML R60) підходить також для експлуатації в жорстких умовах виробництва. Датчик доступний в різних типах (Z6FD1, Z6FC3, Z6FC3MI, Z6FC4, Z6FC6) і з різним класом точності, включаючи C6.
Основні технічні характеристики:
-
тип: Z6F ;
-
клас точності: 0,02%;
-
номінальне навантаження: 50 кг;
-
матеріал: заварений металевий сильфон, датчики і вузли встройки виготовлені з нержавіючої сталі;
-
клас захисту: IP68;
-
сертифікати: виконання згідно OIML R60, до 6000 повірочних інтервалів; сертифікат державного комітету з стандартизації РБ за № 5275, дозвіл на використання датчика у вибухозахищеному виконанні від Держпромнагляду РБ за № 05-727-2009;
- вхідний опір: 430 Ом;
- робочий температурний діапазон: -30… +50 ºС;
- особливості: EMC-відповідність, оптимізований для паралельного підключення декількох датчиків.
Застосування: - зважування ємностей і бункерів;
- дозатори;
- конвеєрні ваги;
- монорейкові ваги;
- платформні ваги;
- реконструкція механічних ваг;
- динамічні ваги.
4.4 Вибір вторинного вимірювального перетворювача
Такі перетворювачі напруга-частота ПНЧ (Voltage-to-Frequency Converters VFC) як AD654 є найбільш дешевим засобом перетворення сигналів для багатоканальних систем введення аналогової інформації в ЕОМ, що забезпечує високу завадостійкість і простоту гальванічної розв'язки. ПНЧ - відмінне рішення для задач вимірювання усереднених параметрів, витрат, а також завдань генерування і модуляції частоти.
ПНЧ відносяться до класу інтегруючих перетворювачів, тому володіють відповідними достоїнствами: хорошою точністю при мінімальному числі необхідних прецизійних компонентів, низькою вартістю, високою завадостійкістю, малою чутливістю до змін напруги живлення, відсутністю диференціальної нелінійності. ПНЧ перетворить вхідну напругу в частоту вихідних імпульсів, які можуть передаватися на великі відстані без спотворення інформаційного параметра - частоти. Другий етап аналого-цифрового перетворення: «частота-код» здійснюється шляхом підрахунку імпульсів за фіксований інтервал часу, тобто усередненням. Ця властивість особливо корисно для вимірювання зашумленних низькорівневих сигналів, таких як вихідні сигнали тензодатчиків. Мікросхема AD654 зображена на рисунку 4.6 [5]:
Рисунок 4.6 – Перетворювач напруга-частота AD654