Построение линейного преобразователя температуры в напряжение на основе терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

2.1  Определить нелинейность датчика с характеристикой вида

                                                          (4.4)

 

в диапазоне измеряемых температур t = 0, 10, …, 100⁰С.

2.2 Используя зависимости (4.1) и (4.4), выбрать значение резистора R 0, позволяющее уменьшить нелинейность преобразования до минимума. Принять U 0 = 20 В.

2.3  Используя среду моделирования, построить мостовую схему преобразователя температуры в напряжение (рисунок 4.3).

 

1В

 

Рисунок 4.3 – Мостовая равновесная схема преобразователя температуры в напряжение

 

2.2 Определить и задать значение сопротивления R1 для датчика температуры с характеристикой

 

,                                                           (4.4)

 

обеспечив при температуре t₀ = 0⁰С значение Uвых=0.

2.4  Снять характеристику преобразователя «температура – напряжение», задавая значения R (t), соответствующие значениям температур t = 0, 10, …, 100⁰С.

2.5  Построить характеристику преобразователя «температура – напряжение» и оценить ее линейность.

2.6  Используя математический пакет и зависимости (4.1) и (4.4), выбрать значение резистора R0, позволяющее уменьшить нелинейность преобразования до минимума.

2.7  Проверить результаты расчета в среде моделирования на мостовой равновесной схеме (рисунок 4.3), приняв R2=R3=R0. Сопротивление резистора Rос установить равным номеру рабочего места в Ком и резистором R1 устранить смещение выходной характеристики.

3. Сделать выводы о проделанной работе.

 

Содержание отчета

1. Смоделированные схемы.

2. Результаты расчетов.

3. Выводы по результатам расчетов.

 

Контрольные вопросы

1. Объяснить методику линеаризации датчиков информации.

2. Для каких датчиков применима рассмотренная линеаризация?

3. Какая линеаризация предполагает использование источника напряжения?

4. Какая линеаризация предполагает использование источника тока?

5. Как выбрать резистор R1 в мостовой схеме?

6. Как выбирается значение напряжения питания мостовой схемы в линеаризованном преобразователе?

7. Как изменить коэффициент передачи мостового преобразователя?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Цель работы: изучение методов построения и основных характеристик цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей

Теоретическое введение

1. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служат для преобразования информации из цифровой формы в аналоговый сигнал. ЦАП широко применяется в различных устройствах автоматики для связи цифровых ЭВМ с аналоговыми элементами и системами.

Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода.

ЦАП преобразует цифровой двоичный код  в аналоговую величину, обычно напряжение U_вых. Каждый i -й разряд двоичного кода имеет вес вдвое больше, чем вес более младшего (i-1)-го разряда. Работу ЦАП можно описать следующей формулой:

U_вых=e· (Q₁ ·1+Q₂.·2+Q₃·4+Q₄·8+…),                                      (5.1)

где e - напряжение, соответствующее весу младшего разряда, Q_i - значение i -го разряда двоичного кода (равное 0 или 1), Q ₁ - младший разряд.

Упрощенная схема реализации ЦАП представлена на рисунке 5.1. В схеме i –й ключ замкнут при Q_i=1, при Q_i=0 – разомкнут. Резисторы подобраны таким образом, что R>>Rн.

Рисунок 5.1 - Схема цифро-аналогового преобразователя