Главная Операционные усилители



Существующее оборудование для измерения давления


4г От О

до 2 тор

Шра&ля ющая логика

ПЗ!/

байт

(7702)

Линеаризованный выход пост топа

Адресные линии пз

См тенет

Линии данныу

Добавочный линеаризато; Рис 16 7 Цифровой 1инеаризатор

В ОДНОМ устаршевшем к настоящему времени методе линеаризации датчика используется набор генераторов отрезков ломаных линий, переключаемых с помощью диодов Эти генераторы аппроксимируют форму кривой, являющейся инверсией реальной кривой. Объединяя действительную кривую с ее инверсией, мы надеемся создать линейный выход.

Этот метод хорощ на бумаге, а при практической реализации он теряет свои достоинства. Возможно, вы были свидетелем дискуссий по вопросам линеаризации датчиков или термопар, однако мало кто представляет себе, с какими проблемами придется столкнуться на практике.

Основное ограничение вытекает из самой природы метода ломаной линии. Мы должны аппроксимировать части кривой инверсии хордами примерно правильного наклона. Проблема состоит в том, что число используемых хорд должно быть небольшим, если не допускать чрезмерного усложнения схемы. При большом числе хорд потребуется много переключательных диодов и устройств на операционных усилителях. Другие проблемы включают необходимость компенсации температурного дрейфа в диодах и операционных усилителях и компенсации неточностей в значениях резисторов и других компонент. Современная технология интегральных схем дает нам лучший метод примерно за ту же цену (рис. 16.7).

В этом методе используется восьмиразрядный аналого-цифровой преобразователь, кодирующий напряжение в диапазоне от О до 2 В таким образом, что О В представляется как 00000000, а 2 В -как 11111111. Эти двоичные числа представляют в десятичном виде О и 256 соответственно.



в диапазоне от О до 2 В стандартный З/г-разрядный цифровой панельный прибор (ЦПП) будет иметь разрешающую способность по давлению 0,01 тор, не считая младшего значащего разряда, который всегда под вопросом. АЦП на 256 чисел (от О до 255) может представлять 255 различных значении. Если принять такой тип системы в соответствии с только что данным описанием, то разрешение будет равно

2 тор/255 = 0,008 тор. (16.3)

Мы можем заключить теперь, что наша линеаризация имеет смысл, так как потенциальная разрешающая способность нашей схемы превосходит разрешающую способность устройства индикации.

Двоичное выходное слово АЦП может представлять дискретные значения входного напряжения, которое в свою очередь представляет значения давления. Оно используется также для адресации диекретных областей в интегральной схеме постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

Каждая область ПЗУ содержит восьмиразрядное слово, которое представляет точное напряжение, соответствующее давлению, воспринимаемому датчиком. Для схемы, расположенной после ПЗУ, у нас есть несколько вариантов Если требуется только цифровой индикатор, то может быть использована ИС, превращающая двоичный код в двоично-десятичный для преобразования выходного слова ПЗУ в форму, совместимую с большинством индикаторов. Если требуется аналоговый индикатор для генерации линеаризованного напряжения из выходного слова ПЗУ, используйте ЦАП.

Для отключения ПЗУ во время выполнения преобразования в АЦП требуется управляющая логика. В противном случае возникающие промежуточные состояния приводят к выработке ошибочных значений выходного напряжения. Кстати, по той же причине мы хотим, чтобы АЦП имел «защелкивающиеся» выходы.

Ограничение (вы наверное, знаете) состоит в том, что ПЗУ должно быть запрограммировано для определенного датчика, иначе вы получите некоторую ошибку, хотя и меньшую, чем в ьелинеаризованном варианте

Для калибровки системы используйте водяной манометр или какой-либо другой прибор для измерения давления, в котором применяется материал еще меньшей плотности. Требуется также цифровой вольтметр с точностью не хуже 3/2 разряда. Отрегулируйте столб воды на различные давления, имея в виду тот факт, что на каждый тор давления требуется 13,6 мм воды. Это связано с тем, что 1 тор = 1 мм рт. ст., а ртуть в 13,6 раза плотнее воды.

Однако даже вода может не обеспечить адекватную калибровку системы, поскольку при 2 тор водяной столб будет иметь



высоту только 27,2 мм. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы найти жидкость, которая не вызовет коррозии датчика и имеет в то же время плотность, значительно меньшую плотности воды.

Другой способ состоит в измерении давления при частичном вакууме. Вы можете, например, откачать воздух из пространства над столбом до давления примерно 370 тор. При этом величина столба удвоится.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [89] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


0.0121