Расчет аттенюатора и согласующего устройства

С выхода пироэлектрического датчика через ФНЧ, аттенюатор и СУ напряжение поступает на АЦП. В качестве пироэлектрического датчика используется датчик фирмы Banner Engineerihg M18TUP14Q. Максимальное выходное напряжение датчика = 10 В. В качестве DD3 используется 8 битный АЦП AD7478. Микросхема работает от униполярного питания +5 В. В качестве источника опорного напряжения АЦП используют внутреннее напряжение питания, что позволяет достичь широчайший динамический диапазон входных напряжений, так как этот диапазон лежит в пределах от 0 В до U_пит. Таким образом, максимальное входное напряжение АЦП составляет = 5 В. Тогда коэффициент ослабления аттенюатора определяется

Примем сопротивление R11 равным 10 кОм. Тогда сопротивление R10 определяется

Номинал из стандартного ряда – Е24, 10 кОм.

Поскольку минимально выходное сопротивление датчика M18TUP14Q составляет 2,5 кОм для согласования выходного сопротивления датчика и входного сопротивления АЦП используется повторитель напряжения. АЦП имеет широкую полосу пропускания – 100 кГц при отношения сигнал/ шум = 70 дБ. Для избежание дополнительной погрешности в качестве DA3 использован прецизионный ОУ AD8628 со следующими характеристиками:

– коэффициент усиления без цепи обратной связи 1,7 В/мкВ;

– коэффициент ослабления синфазного сигнала 120 дБ;

– начальное смещение 5 мВ;

– начальный ток смещения 100 пА;

– спектральная плотность шума ;

– скорость наростания напряжения 1 В/мкс;

– частота единичного усиления 2,5 МГц;

– напряжение питания +5 В.

Заключение

Анализ литературных источников позволяет сделать вывод об огромном значении температуры в промышленности и лабораторной исследовательской деятельности. Контроль температуры является неотъемлемой частью производства, как и с технической стороны (контроль качества, или температурных свойств материала), так и со стороны безопасности и экологичности (контроль дефектов и аномалий, утечек, агрессивных сред). Стремительное развитие электроники и вычислительной техники и огромный диапазон существующих температур (теоретически максимально возможное значение температуры составляет 10 К) обусловил большое разнообразие методов и датчиков для их измерения.

В то же время измерению температуры контактными методами с помощью термометров, приводимых в тепловой контакт с объектом измерения, присущи специфические трудности, резко возрастающие по мере повышения температуры. Эти трудности связаны с выбором материала для чувствительного элемента, которые бы обеспечивали стабильность показаний и минимальное воздействие на объект измерений, с выбором изоляционных материалов для электрических термометров. Погрешности, связанные при контактных измерениях с несовершенством теплового равновесия между термометром и объектом, с плохим тепловым контактом и посторонними тепловыми влияниями могут быть значительными.

Измерение температуры по тепловому излучению создает возможность обойти все эти трудности, так как отсутствует прямое воздействие температуры на конструкционные материалы измерительного прибора, а само измерение осуществляется бесконтактно более широком использовании датчиков температуры, термометров, пирометров и различных приборов измеряющих теплоту, разнообразие которых позволяет решить множество сложных задач. Появившиеся в последнее время приборы автоматические потенциометры, полупроводниковые датчики, электиреские термометры сопротивления удешевляют затраты на применения по сравнению с другими видами приборов измеряющие температуру и теплоту.

Практический опыт построения систем регулирования промышленных объектов показывает, что главное значение здесь приобретает не задача выбора алгоритмов функционирования регуляторов, а задачи построения оптимальной схемы получения регулятором текущей информации о состоянии объекта регулирования, которое отражает характер взаимодействия между двумя функциональными основными элементами системы регулирования и безопасная работа технологических агрегатов промышленности требует, применения современных методов и средств измерения величин, характеризующих ход производственного процесса и состояние оборудования. Температура является одним из основных параметров, подлежащих контролю со стороны систем автоматического управления. В условиях агрессивных сред и высоких температур, наиболее подходящими для использования являются фотоэлектрические пирометры. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000 ⁰С и выше. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния температурного поля нагретого тела на измеритель, так как в процессе измерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Так же фотоэлектрические пирометры обеспечивают непрерывное автоматическое измерение и регистрацию температуры, что позволяет использовать их в системах автоматического управления процессами без дополнительных затрат на приобретение и обслуживание устройств сопряжения.

Список использованной литературы:

1. Агейкин Д.Г. Профос П., Измерение в промышленности Измерения и аппаратура. Справочник. – М.: Москва «Металлургия», 1990. – 384 с.

2. Виглеб Г., Датчики. Устройство и применение. – М.: Изд. Мир, Москва, 1989. – 192 с.

3. Евдокимов И.Н., Методы и средства исследований. ч.1 Температура. –М.: Москва, 2004. – 106 с.

4. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С., Теплотехнические измерения и приборы. – М.: МЭИ, Москва, 2005. – 221 с.

5. Клаассен К.Б., Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной в технике. – М.: Постмаркет, Москва, 2000. – 353с.

6. Левшина Е.С., Новицкий П.В., Электрические измерения физических величин. – М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, Ленинград, 1983. – 320 с.

7. Олейник Б.В. Приборы и методы температурных измерений. – М.: Изд. Стандартов, Москва, 1987. – 292 с.

8. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы: Уч. пособие для вузов. – Изд. «Энергия», Москва, 1978. – 704 с.

9. Раннев Г.Г., Тарасенко А.П., Методы и средства измерения. – М.: Изд. Центр «Академия наук», 2006. – 332 с.

10. Фрайден Дж., Современные датчики. Справочник – М.: Изд. Техносфера, Москва, 2005. – 592 с.

11. Чистяков С. Ф., Радун Д. В., Теплотехнические измерения и приборы. –М.: Высшая школа, 1972. – 392 с.

Размещено на Allbest.ru