Схема дифференциального усилителя

Рис.1

 

 

В состав УКС входят:

· чувствительный элемент (ЧЭ), преобразующий изменение физического параметра l*, подлежащего контролю, в изменение собственного параметра, которое может быть затем преобразовано в электрический сигнал;

· первичный преобразователь (ПП) (мостовая схема, делитель напряжения и пр.), преобразующий изменение собственного параметра датчика в электр­ический сигнал и нормирующий величину этого сигнала (ЧЭ и ПП в совокупности образуют датчик);

· предварительный усилитель (ПУ), необходимый для согласования уровней выходного сигнала ПП и выходного сопротивления ПП со входом сравнивающего устройства;

· сравнивающее устройство (СУ), предназначенное для сравнения контролируемого параметра с заданным предельным значением и выработки сигнала на включение и выключение сигнализации. СУ может рассматриваться также как релейное устройство (релейный усилитель), необходимое для преобразования плавно меняющегося контролируемого сигнала в сигнал дискретный, обеспечивающий четкое включение сигнального устройства по достижении входным сигналом X заданного уровня;

· задатчик уставки (ЗУ) (иногда может входить непосредственно в схему СУ), предназначенный для выработки величины электрической уставки по достижении которой УКС должно включить сигнализацию;

· выходной усилитель (ВУ), предназначен для согласования (чаще всего по мощности) выходного сигнала СУ с параметрами сигнального устройства С (лампа);

· блок питания (БП), обеспечивающий необходимым питанием все блоки УКС, получает энергию от судовой сети переменного тока частотой 50 Гц;

· устройство сигнализации о подаче питания (СП) (лампа), сигнализирующие о включенном состоянии УКС.

 

2.Расчет информационного тракта устройства контроля и сигнализации

 

2.1 Датчик

Для измерения усилий в различных конструкционных материалах чаще всего применяются тензорезисторы, т.е. элементы, сопротивление которых меняется в функции деформации. С этой целью используются как металличе­ские, так и полупроводниковые элементы. Основным параметром тензорезистора является коэффициент тензочувствительности:

,

где DR - изменение сопротивления;

- относительная деформация;

R_o - номинальное сопротивление;

Dl - изменение размера резистора;

l - начальное значение размера резистора.

 

Полное сопротивление тензорезистора описывается формулой:

.

Тензорезисторы могут быть металлическими и полупроводниковыми. Полупроводниковые тензорезисторы, обладая значительно большей чувст­ви­тельностью, вместе с тем очень чувствительны и к изменению температуры, поэтому их применение целесообразно при малых изменениях температуры окружающей среды (на несколько десятков градусов).

Выбираем датчик по двум параметрам: Рабочий ток и коэффициент тензочувствительности, в моем случае я выбираю кремневый полупроводниковый тензорезистор Т-1 р-типа

· номинальное сопротивление, Ом..........................................150;

· рабочий ток, мА.........................................25;

· коэффициент тензочувствительности.............................+135;

· рабочий диапазон относительной деформации......... ±10^-3;

 

Изменение сопротивления:

 

 

Характеристика полупроводникового тензоризистора

 

 

Рис 2

 

Таблица 1

 

R(Ом)		150,12	150,14	150,19	150,26	150,31	150,34	150,42	150,44 150,53
l*		0,00001	0,000015	0,00002	0,000025	0,00003	0,000035	0,00004	0,000045 0,00005

 

Найдём значение контролируемого параметра при отпускании:

Находится по формуле: l*_отп = k г · l*_ср; где k г - коэффициент гистерезиса

k г = 0.65 l*_ср = 0.000045 l*_отп = 0.65 * 0.000045 = 0.00003

R_ср=150,44 Ом R _отп= 150,3 Ом

 

2.2 Первичный преобразователь

Назначение первичного преобразователя - преобразование выходного параметра датчика (сопротивления, тока и т.д.) в электрический сигнал напряжения.

 

Выбираем: Rд=R2=150 Ом R3=R4=1500 Oм

Найдём ток протекающий через датчик для этого задаём напряжение:

U=15В: = = 9 мА;

Выходное напряжение рассчитывается по формуле: ;

при R_Д=150;Ом

= 0 ;В

U_ВЫХ = 0; - мост сбалансирован;

По расчету выходного напряжения составим таблицу.

Таблица 2

l * 0	0,00001	0,000015	0,00002	0,000025	0,00003	0,000035	0,00004	0,000045	0,00005
Uвых, 0 В;	0,74*10-3	1,15*10-3	1,56*10-3	1,65*10-3	2,47*10-3	2,8*10-3	3,3*10-3	3,63*10-3	4,13*10-3

 

Характеристика первичного преобразователя:

Рис 3

 

Определяем выходное напряжение срабатывания и отпускания:

= 3,63 мВ; = 2,47 мВ

Затем определяется выходное сопротивление моста: = 272.727 Ом

 

2.3 Предварительный усилитель

На первом этапе расчета ПУ нужно определить необходимость его применения. Для этого следует сделать предварительный расчет, ориентируясь на уровень сигнала, достаточный для надежного срабатывания сравнивающего устройства.

СУ выполняется на базе операционного усилителя, то входной сигнал, достаточный для его срабатывания, . Тогда минимальный коэффициент усиления составит:

Примем коэффициент усиления равным 450.

Если или если выходной сигнал ПП – дифференциальный (ни один из выходов ПП не соединен с общим проводом), то ПУ следует строить на основе операционного усилителя, причем и СУ также необходимо выполнить на операционном усилителе;

Выбираем дифференциальный усилитель – К140УД7

U_п = ±15 В К_U ≥ 5*10⁴ I_п ≤ 2,8 mА U_вых ≤ ±10,5 В

R_н ≥ 2 кОм R_вх ≥ 0,4 МОм R_вых = 130 Ом U_дф ≤ ±30 В

U_сф ≤ ±12 mВ I_вх ≤ 0,2 мкА f₁ ≥ 0,8 МГц

Рис. 4

 

Коэффициенты усиления и выходные сопротивления усилителей определяются выражениями:

Согласуем сопротивления:

R_вх > R_вых с датч в 5÷10 раз из этого следует R_вх = R_{вых пп} *10 = 2727,27 (Ом)

Получаем сопротивление обратной связи:

R_ос = R * К_u = 2727,27*450=1227271,5 (Ом)

Из формулы найдем выходное сопротивление:

где

kоу – коэффициент усиления ОУ;

Rвых ОУ- соответственно выходное сопротивления ОУ.

Найдем выходное напряжение ПУ отпускания и срабатывания:

 

2.4Сравнивающее устройство

 

Сравнивающее устройство должно обеспечить дискретное включение и отключение сигнализации при плавном изменении контролируемого параметра. Для повышения надежности срабатывания характеристика СУ должна иметь гистерезис.

Рис. 5

Переключение схемы в состояние происходит при достижении U_вх значения U_ср, а возвращение в исходное состояние при снижении U_вх до U_отп. Значения этих напряжений:

Расчет схемы состоит в определении U_оп, R₁, R₂, R₃. Значения U_ср и U_отп найдены при расчете предшествующего блока. Поскольку уравнений два, а неизвестных – три, следует задаться значением одного из резисторов.

R1= 10 кОм (Рекомендуется задаться R₁=5¸50 кОм)

R2= 306 кОм (Из формул (1) (2) путем вычисления системы математических. уравнений)

Из формулы (1) получим U_оп

Сопротивление R₃ определяется по формуле:

Источник U_оп

Рис. 6

При расчете цепи следует задаться значением R₂ на порядок меньшим входного сопротивления компаратора: R₂=20 кОм,

После чего найдем R₁:

 

Характеристика компаратора

Рис. 7

 

 

2.5 Выходной усилитель

В качестве ВУ может использоваться усилитель на транзисторе с ОЭ, в коллекторную цепь которого включается лампа накаливания. Транзистор работает в ключевом режиме.

Выходной усилитель

Рис. 8

При его расчете задается значение Е_k, не менее номинального значения напряжения питания U_н лампы Н. Если Е_k>U_н, устанавливается балластный резистор R_б. Ток коллектора транзистора:

,

где - номинальное сопротивление лампы; здесь I_н – номинальный ток лампы.

Из этого выражения находится R_б.

Е_к выбираем равным 6,3 В

т. к. Е_к =6,3; R_б – не требуется.

 

Выбираем транзистор VT с соблюдением условий:

Возьмем транзистор КТ 814 А, для которого эти условия соблюдаются. Используем составной транзистор.

Таблица 3

Тип транзистора	Ukэmax, В	Ikmax, мА	В, (h21э)	Iko, мкА	Тип проводимости	tmax, 0С	Pkmax, мВт
КТ814 А			³ 40		p-n-p

где к=1,1…1,3 – коэффициент запаса по насыщению;

Находим R₁:

где - выходное напряжение СУ при срабатывании;

- выходное сопротивление СУ.

 

3 Расчет блока питания

 

3.1 Структурная схема и таблица нагрузок блока питания

Структурная схема БП

Рис. 9

Блок питания является важнейшим элементом УКС, предназначен для обеспечения всех его элементов питающим напряжением заданного качества.

Составим таблицу нагрузок БП

Таблица 4

Параметр Потребитель	Напряжение питания, Uн, В	Допустимое изменение напряжения питания, (В)	Потребляемый ток	Коэффициент пульсаций, kп, %
минимальный, , мА	максимальный, , мА
1. Датчик	+15	±2 (0,3)
2. ПУ	+15 -15	±2 (0,3) ±2 (0,3)	2,8 2,8	2,8 2,8
3. СУ	+15 -15	±2 (0,3) ±2 (0,3)	2,8 2,8	3,1 3,1
4. ЗУ	+15 -15	±2 (0,3)	0,09	0,09
5. ВУ	-6,3	±10 (0,6)
6. СПП	-6,3	±10 (0,6)

 

Выбираем в качестве СПП светодиод зеленого цвета свечения

Таблица 5

Тип диода	Iпр max, A	Uобр max, В	Iобр max, mA	Uпр, В	Примечание
АЛ307 В	0,022		–	2,8	зеленый

 

 

3.2 Расчет стабилизаторов

 

 

Расчет тока нагрузки по каналу +15 В

 

Т.к. I_Hmax+15£30 мА – выбираем параметрический стабилизатор (ПС) с маломощными стабилитронами;

 

Выбор стабилизатора по каналу -15 В

Т.к. I_Hmax-15£30 мА – выбираем параметрический стабилизатор (ПС) с маломощными стабилитронами;

 

В канале -6.3 В стабилизатор не нужен.

Для каналов ±15В выбираем одинаковые схемы стабилизаторов.

Рис.10

Из справочника выбираем стабилитроны (включенные последовательно) отвечающие условию:

где U_kci – напряжение стабилизации каждого отдельного стабилитрона.

Таблица 5

Тип стабилитрона	Uст, В, ± 10%	Iстmin, мА	Iстmax, мА	Rдин, Ом	ТКНст, %/0С
Д814 А					+0,07

 

 

Оценим изменение U_н под воздействием изменения температуры:

где a_ст – в процентах, со знаком;

t_max,⁰C – максимальная температура окружающей среды.

, удовлетворяет условиям.

Рассчитываем значения R_б и U_d. Напряжение U_d изменяется при изменении напряжения в сети в пределах от до . Так, если колебания сетевого напряжения составляют от –10% до +10%, то , а . Эти колебания можно выразить через коэффициенты:

где k₂=0,9; k₁=1,05.

В одном из двух возможных предельных режимов, когда ток нагрузки максимален , а напряжение U_d минимально, ток через стабилитрон будет минимальным. Он должен быть не менее . Для этого режима можно записать:

,

другой предельный режим будет иметь место, когда U_d максимально, а ток нагрузки минимален. в этом режиме ток через стабилитрон максимален:

 

в этом режиме ток через стабилитрон по условиям его безопасной работы не должен превысить предельного для него значения:

,

чтобы из этих уравнений найти R_б и U_d необходимо задать и

Значение задаем на уровне mA

Значение можно найти из следующих соображений:

 

,

Где ,

R_дин= R_дин1 + R_дин2=6+6=12.

Из этого следует что = 0,6 / 12 + 0,003 = 53 mA Берем = 36 mA

Решаем систему из двух уравнений (1) и (2)относительно R_б и U_d.

U_d=20,2 В; R_б= 98,2 Ом.

Определяем коэффициент стабилизации стабилизатора:

Находим коэффициент пульсаций:

где k_п – коэффициент пульсаций на выходе стабилизатора.

Если по расчету получается , следует принять . Пульсации дополнительно снижают U_d, что может нарушить работу стабилизатора при . потому найденное ранее значение U_d следует увеличить на величину пульсаций, т.е. в (1+ ) раз, где - в относительных единицах.

 

 

 

Проверяем КПД стабилизатора:

,

где - ток потребления стабилизатора в номинальном режиме.

=27% т.к. > 20-25% значит стабилизатор подходит.

 

3.3 Расчет выпрямителей и фильтров

Для каналов + 15 В

U_d= 21,21 B I_d= 0,063 A k_n= f_c=50Гц

Определяем сопротивление нагрузки: R_н = U_d/I_d = 21,21/0,063 = 336,6 Ом

Таблица 6 Формулы для расчета выпрямителя с емкостным фильтром

Схема выпрямителя	Uобр	Iср	А	U2	I2
Двухполупериодная мостовая	U2	I d		BUd	DI d

А, В, D - расчетные коэффициенты.

Емкостным фильтром

Рис. 11

 

Принимаем сопротивление вторичной обмотки трансформатора r_тр=0,1 т.к. Р_н=0,2 Вт. => r_тр = 0,1*R_н = 0,1*336,6 = 33,66 Ом

Определяем прямое сопротивление диода:

r_пр = U_пр/3*I_ср = U_пр/3 * = 1/3*0,0315 = 10,6 Ом

где U_пр - постоянное прямое напряжение на диоде;

для кремниевых диодов можно принять U_пр = (0,6...1,0)В.

Находим активное сопротивление выпрямителя:

r = r_тр + 2r_пр = 33,66+2*10,6 = 55 Ом

По формулам из табл.3 определяем основной расчетный коэффициент А.

По найденному значению А из графиков методических указаний находим значения вспомогательных коэффициентов В, D и Н.

В=1,05

D=2,3

Н=390 Ом*мкФ

По формулам табл.6 вычисляем напряжения U₂ и U₃ на вторичной обмотке трансформатора (в режиме холостого хода) и действующее значение тока вторичной обмотки I₂и I₃:

U₂ = U₃ = B*U_d = 1,05*21,21 = 22,3 В

I₂ = I₃ = D*I_d/ = 2,3*0,063/ = 0,103 A

По найденным U_обр и I_ср, по условию непревышения предельно допустимых параметров выбираются диоды:

I_ср = 0,0315 А ≤ I_{пр.max диода}

U_обр = 31,54 В ≤ U_{обр.max диода}

 

Исходя из следующих данных выбираем диод:

Таблица 7

Тип диода	Iпр max, A	Uобр max, В	Iобр max, mA	Uпр, В
КД102 Б	0,1		0,001	1,0

 

Значение емкости (в микрофарадах) фильтра находим исходя из требуемого коэффициента пульсаций k_п:

где Н - коэффициент, найденный по графику;

k_п - коэффициент пульсаций, %;

r - сопротивление выпрямителя, Ом.

Выбираем С с емкостью 150 мкФ.

Для канала -15 В

 

U_d= 19,5 B I_d= 0,053 A k_n= f_c=50Гц

Определяем сопротивление нагрузки: R_н = U_d/I_d = 19,5/0,053 = 368 Ом

Таблица 8 Формулы для расчета выпрямителя с емкостным фильтром

Схема выпрямителя	Uобр	Iср	А	U2	I2
Двухполупериодная мостовая	U2	I d		BUd	DI d

А, В, D - расчетные коэффициенты.

 

Емкостным фильтром

Рис. 11

 

Принимаем сопротивление вторичной обмотки трансформатора r_тр=0,1 т.к. Р_н=1,03 Вт. => r_тр = 0,1*R_н = 0,1*368 = 36,8 Ом

Определяем прямое сопротивление диода:

r_пр = U_пр/3*I_ср = U_пр/3 * = 1/3*0,0265 = 12,6 Ом

где U_пр - постоянное прямое напряжение на диоде;

для кремниевых диодов можно принять U_пр = (0,6...1,0)В.

Находим активное сопротивление выпрямителя:

r = r_тр + 2r_пр = 36,8+2*12,6 = 62 Ом

По формулам из табл.3 определяем основной расчетный коэффициент А.

По найденному значению А из графиков методических указаний находим значения вспомогательных коэффициентов В, D и Н.

В=1,06

D=2,2

Н=395 Ом*мкФ

По формулам табл.8 вычисляем напряжения U₂ и U₃ на вторичной обмотке трансформатора (в режиме холостого хода) и действующее значение тока вторичной обмотки I₂и I₃:

U₂ = U₃ = B*U_d = 1,06*19,5 = 20,7 В

I₂ = I₃ = D*I_d/ = 2,2*0,053/ = 0,08 A

По найденным U_обр и I_ср, по условию непревышения предельно допустимых параметров выбираются диоды:

I_ср = 0,0267 А ≤ I_{пр.max диода}

U_обр = 29,19 В ≤ U_{обр.max диода}

 

Исходя из следующих данных выбираем диод:

Таблица 9

Тип диода	Iпр max, A	Uобр max, В	Iобр max, mA	Uпр, В
КД102 Б	0,1		0,001	1,0

 

Значение емкости (в микрофарадах) фильтра находим исходя из требуемого коэффициента пульсаций k_п:

где Н - коэффициент, найденный по графику;

k_п - коэффициент пульсаций, %;

r - сопротивление выпрямителя, Ом.

Выбираем С с емкостью 150 мкФ.

 

Для канала -6,3 В

U_н = 6,3 B I_н = 0,4 A k_n = 0,1 f_c = 50Гц

Определяем сопротивление нагрузки: R_н = U_н/I_н = 6,3/0,4 = 15,7 Ом

Таблица 10 Формулы для расчета выпрямителя с емкостным фильтром

Схема выпрямителя	Uобр	Iср	А	U2	I2
Двухполупериодная мостовая	U2	I d		BUd	DI d

А, В, D - расчетные коэффициенты.

Емкостным фильтром

Рис. 12

Принимаем сопротивление вторичной обмотки трансформатора r_тр = 0,1 т.к. Р_н =2,52 Вт. => r_тр = 0,1*R_н = 0,1*15,7 = 1,57 Ом

Определяем прямое сопротивление диода:

r_пр = U_пр/3*I_ср = U_пр/3 * = 1/3*0,2 = 1,6 Ом

где U_пр - прямое падение напряжения на диоде.

Для кремниевых диодов можно принять U_пр=(0,6...1,0)В.

Находим активное сопротивление выпрямителя:

r = r_тр + 2r_пр =1,57+2*1,6 = 4,77 Ом

По формулам из табл.3 определяем основной расчетный коэффициент А.

 

По найденному значению А из графиков находим значения вспомогательных коэффициентов В, D и Н.

В=1,24

D=2,05

Н=690 Ом*мкФ

По формулам табл.8 вычисляем напряжения U₄ на вторичной обмотке трансформатора (в режиме холостого хода) и действующее значение тока вторичной обмотки I₄:

U₄ = B*U_н = 1,24*6,3 = 7,8 В

I₄ = D*I_н/ = 2*0,4/ =0,57 A

По найденным U_обр и I_ср, по условию непревышения предельно допустимых параметров выбираются диоды:

I_ср = 0,2 А ≤ I_{пр.max диода}

U_обр = 11 В ≤ U_{обр.max диода}

Исходя из этих данных выбираем диод:

Таблица 11

Тип диода	Iпр max, A	Uобр max, В	Iобр max, mA	Uпр, В
КД106 А	0,3		0,01	1,0

 

Значение емкости (в микрофарадах) фильтра находим исходя из требуемого коэффициента пульсаций k_п:

где Н - коэффициент, найденный по графику;

k_п - коэффициент пульсаций, %;

r - сопротивление выпрямителя, Ом.

Выбираем С с емкостью 1500 мкФ.

 

 

3.4 Расчет трансформатора

U₁ =220B U₂=22,3 В U₂`=U₃=20,7 B U₂``=U₄=7,8 B

I₂=0,103 А I₂`=I₃=0,08 A I₂``=I₄=0,57 А

Определяем ток первичной обмотки:

где i - порядковый номер обмотки;

n - общее число обмоток;

I_1(i) = U_i×I_i/U₁ - составляющие тока первичной обмотки, обусловленные токами соответствующих вторичных обмоток.

Определяем габаритную мощность трансформатора:

где h - КПД трансформатора.

Определяем площадь сечения магнитопровода трансформатора:

Из справочных данных выбираем (из стандартного ряда) необходимый типоразмер Ш-образного пластинчатого броневого магнитопровода:

Ш16×11

L=16мм

С=10мм

H=28мм

Определяется число витков на вольт:

где S_м - в см².

Определяем число витков каждой обмотки:

W₁ = w × U₁= 21,7 * 220 = 4774

W₂ = w × U₂= 21,7 * 22,3 = 484

W₃ = w × U₃= 21,7 * 20,7 = 449

W₄ = w × U₄= 21,7 * 7,8 = 169

Определяем диаметры проводов обмоток, мм:

,

где I_i - ток в i-той обмотке, А;

j - плотность тока, А/мм².

Плотность тока может быть принята 2,5... 3 А/мм²

 

Из справочных данных выбираем ближайшие стандартные значения диаметров проводов:

 

d_ст1= 0,12мм

d_ст2=0,20мм

d_ст3=0,20мм

d_ст4=0,50мм

 

Проверяем возможность размещения обмоток в окне магнитопровода:

,

где f_cni - сечение провода i-той обмотки стандартного диаметра;

W_i - число витков i-той обмотки;

h - высота окна сердечника;

с - ширина окна сердечника;

1,5 - коэффициент заполнения окна магнитопровода.

Здесь сечение провода:

 

 

Соотношение выполняется, следовательно, обмотки входят в окно.

 

Таблица 12. Намоточные данные трансформатора.

Номера вывода обмоток	Число витков	Диаметр провода, мм	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Примечание
1 - 2		0,12		0,0381	Магнитопровод ШI16´11
3 - 4		0,2	22,3	0,103
5 - 6		0,2	20,7	0,08
7 - 8		0,5	7,8	0,57

 

Рис.1

 

 

В состав УКС входят:

· чувствительный элемент (ЧЭ), преобразующий изменение физического параметра l*, подлежащего контролю, в изменение собственного параметра, которое может быть затем преобразовано в электрический сигнал;

· первичный преобразователь (ПП) (мостовая схема, делитель напряжения и пр.), преобразующий изменение собственного параметра датчика в электр­ический сигнал и нормирующий величину этого сигнала (ЧЭ и ПП в совокупности образуют датчик);

· предварительный усилитель (ПУ), необходимый для согласования уровней выходного сигнала ПП и выходного сопротивления ПП со входом сравнивающего устройства;

· сравнивающее устройство (СУ), предназначенное для сравнения контролируемого параметра с заданным предельным значением и выработки сигнала на включение и выключение сигнализации. СУ может рассматриваться также как релейное устройство (релейный усилитель), необходимое для преобразования плавно меняющегося контролируемого сигнала в сигнал дискретный, обеспечивающий четкое включение сигнального устройства по достижении входным сигналом X заданного уровня;

· задатчик уставки (ЗУ) (иногда может входить непосредственно в схему СУ), предназначенный для выработки величины электрической уставки по достижении которой УКС должно включить сигнализацию;

· выходной усилитель (ВУ), предназначен для согласования (чаще всего по мощности) выходного сигнала СУ с параметрами сигнального устройства С (лампа);

· блок питания (БП), обеспечивающий необходимым питанием все блоки УКС, получает энергию от судовой сети переменного тока частотой 50 Гц;

· устройство сигнализации о подаче питания (СП) (лампа), сигнализирующие о включенном состоянии УКС.

 

2.Расчет информационного тракта устройства контроля и сигнализации

 

2.1 Датчик

Для измерения усилий в различных конструкционных материалах чаще всего применяются тензорезисторы, т.е. элементы, сопротивление которых меняется в функции деформации. С этой целью используются как металличе­ские, так и полупроводниковые элементы. Основным параметром тензорезистора является коэффициент тензочувствительности:

,

где DR - изменение сопротивления;

- относительная деформация;

R_o - номинальное сопротивление;

Dl - изменение размера резистора;

l - начальное значение размера резистора.

 

Полное сопротивление тензорезистора описывается формулой:

.

Тензорезисторы могут быть металлическими и полупроводниковыми. Полупроводниковые тензорезисторы, обладая значительно большей чувст­ви­тельностью, вместе с тем очень чувствительны и к изменению температуры, поэтому их применение целесообразно при малых изменениях температуры окружающей среды (на несколько десятков градусов).

Выбираем датчик по двум параметрам: Рабочий ток и коэффициент тензочувствительности, в моем случае я выбираю кремневый полупроводниковый тензорезистор Т-1 р-типа

· номинальное сопротивление, Ом..........................................150;

· рабочий ток, мА.........................................25;

· коэффициент тензочувствительности.............................+135;

· рабочий диапазон относительной деформации......... ±10^-3;

 

Изменение сопротивления:

 

 

Характеристика полупроводникового тензоризистора

 

 

Рис 2

 

Таблица 1

 

R(Ом)		150,12	150,14	150,19	150,26	150,31	150,34	150,42	150,44 150,53
l*		0,00001	0,000015	0,00002	0,000025	0,00003	0,000035	0,00004	0,000045 0,00005

 

Найдём значение контролируемого параметра при отпускании:

Находится по формуле: l*_отп = k г · l*_ср; где k г - коэффициент гистерезиса

k г = 0.65 l*_ср = 0.000045 l*_отп = 0.65 * 0.000045 = 0.00003

R_ср=150,44 Ом R _отп= 150,3 Ом

 

2.2 Первичный преобразователь

Назначение первичного преобразователя - преобразование выходного параметра датчика (сопротивления, тока и т.д.) в электрический сигнал напряжения.

 

Выбираем: Rд=R2=150 Ом R3=R4=1500 Oм

Найдём ток протекающий через датчик для этого задаём напряжение:

U=15В: = = 9 мА;

Выходное напряжение рассчитывается по формуле: ;

при R_Д=150;Ом

= 0 ;В

U_ВЫХ = 0; - мост сбалансирован;

По расчету выходного напряжения составим таблицу.

Таблица 2

l * 0	0,00001	0,000015	0,00002	0,000025	0,00003	0,000035	0,00004	0,000045	0,00005
Uвых, 0 В;	0,74*10-3	1,15*10-3	1,56*10-3	1,65*10-3	2,47*10-3	2,8*10-3	3,3*10-3	3,63*10-3	4,13*10-3

 

Характеристика первичного преобразователя:

Рис 3

 

Определяем выходное напряжение срабатывания и отпускания:

= 3,63 мВ; = 2,47 мВ

Затем определяется выходное сопротивление моста: = 272.727 Ом

 

2.3 Предварительный усилитель

На первом этапе расчета ПУ нужно определить необходимость его применения. Для этого следует сделать предварительный расчет, ориентируясь на уровень сигнала, достаточный для надежного срабаты