Розрахункова частина. 
Вимірювальний перетворювач тиск-струм

Пристрій узгодження (ПУ) для тензометричного датчика являє собою класичний вимірювальний підсилювач на трьох ОП. Для реалізації всіх блоків будемо використовувати ОП LT 1490, так як він прецизійний, вхідний та вихідний каскади якого виконані за схемою rail-to-rail, та струм живлення якого 50ма на один ОП.

.

звідки знаходимо.

Розрахуємо резистори подільника напруги:

так як, а, то. Виходячи з цього, задаємо та розв’язавши отримаємо: .

Розрахунок і аналзіз похибок

Так як ми використовуємо схему послідовного типу, то приведена сумарна мультиплікативна та адитивна похибки вимірювання можуть бути визначені як відповідні алгебраїчні суми похибок кожного з блоків.

Всі класи точності задані у відсотках.

Згідно з умов похибками давачів, а також ФНЧ та АЦП.

=4,5−3,5=1 (%).

Сумарна мультиплікативна похибка включає в себе мультиплікативні похибки блоків тобто.

— мультиплікативна похибка перетворювача напруга — струм (XTR 110) — паспортні данні -0,3%.

— мультиплікативна похибка датчика — паспортні данні -0,05%.

Знайдемо мультипліковану похибку ПУ =0,5-(0,3+0,05)=0,15 (%).

Сумарна приведена адитивна похибка.

— приведена адитивна похибка перетворювача напруга — струм (XTR 110) — паспортні данні -0,2%.

— приведена адитивна похибка датчика — паспортні данні - 0,06%.

Знайдемо приведену адитивну похибку ПУ (%).

Розрахунок сумарної адитивної похибки ПУ Адитивна похибка ПУ буде визначатися адитивною похибкою першим каскадом, тобто ЛП.

Сумарна складова напруги зміщення має п’ять складових, зумовлених такими чинниками:

• — початковою напругою зміщення і температурним дрейфом;
• — струмами зміщення;
• — не оптимальністю послаблення синфазного сигналу;
• — пульсаціями в колах живлення;
• — шумовими властивостями вхідних кіл ОП.

Початкова напруга зміщення і температурний дрейф Ця складова зумовлена початковою напругою зміщення нуля ОП, яка може бути ефективно скомпенсована, та температурним дрейфом напруги зміщення.

.

де — початкове зміщення нуля;

— дрейф зміщення нуля.

Вона враховується як додаткова похибка. В нашому випадку згідно з технічними характеристиками LT 1490:

1мВ.

Струми зміщення Ця складова обчислюється як:

.

де ?Iзмрізниця струмів зміщення за LT 1490, а, отже.

.

Не ідеальність послаблення синфазного сигналу Вона обчислюється за формулою:

.

де — напруга на неінвертувальному вході DA1:

— коефіцієнт послаблення синфазного сигналу.

В інвертувальних каскадах ця складова дорівнює нулю =0, а в неінвертувальних перейде в розряд мультиплікативної зі значенням.

.

де, отже.

Пульсації по колах живлення Складова пов’язана з проникненням в кола живлення ОП пульсацій різного походження та різного частотного діапазону. Її можна обчислити як.

.

де — зміна напруги живлення ОП.

Каскад ОП виконаний за схемою Rail-to-Rail — амплітудне значення вхідної синфазної напруги на декілька десятих вольта може перевищувати напругу живлення.

Шумові властивості вхідних кіл операційного підсилювача.

Визначимо випадкову похибку з урахуванням не ідеальності елементів схеми :

.

де — діюче середньоквадратичне значення шуму, приведене по входу підсилювача;

— це паспортні данні.

.

Розрахуємо випадкову похибку всього каналу, яка має дві складові :

1. Похибка квантування АЦП розподілена за рівномірним законом.

де q=½^N, N — ми можемо розрахувати з де Dдинамічний діапазон 72 дБ, тобто, q=½⁹ з цього ми маємо використовувати 12-ти розрядний АЦП.

2. Похибку теплових шумів будемо враховувати лише для блоку ПУ, так як інші блоки мають невисокі коефіцієнти передачі. В блоці ПУ два ідентичних підсилювача, отже похибка блоку буде дорівнювати геометричній сумі похибок підсилювачів.

.

.

У нашому випадку.

Середньоквадратичне значення сумарної випадкової похибки:

Інтерквантільна похибка з вірогідністю P= 0.9 буде.

Рис. 3 — Показання на виході схеми і моста

Наведемо градуювальну характеристику.