Выбор датчика давления

Выбор датчика давления является одним из важнейших этапов проектирования аэрометрических приборов. Для своего прибора я выбрал датчик давления ДДГ-3-2, принцип работы которого основан  на изменении собственных колебаний  тонкостенного металлического цилиндра, в зависимости от механических напряжений, вызываемых изменением давления внутри цилиндра. Датчики, построенные по такой  схеме, также называются вибрационными  датчиками. Выходным сигналом таких  датчиков, как правило, является последовательность электрических импульсов, что является очень удобным для сопряжения датчика с цифровой схемой измерения  или БЦВМ.

Основные технические  характеристики датчика ДДГ-3-2:

• Температурный коэффициент чувствительности, % диапазона/1°С,

не более: …0.007.

• Диапазон измерения давления, кПа:…... 1.33-280.
• Долговременная нестабильность % диапазона за год, не более:… 0.04.
• Основная погрешность измерения, % диапазона, не более:… …0.01.
• Начальная частота выходного сигнала, кГц:….5.2.
• Изменение частоты выходного сигнала, % не менее: 20.
• Выходной сигнал температурной коррекции, В:… …0...10.
• Рабочий температурный диапазон, °С:… - 60.. .70.
• Потребляемая мощность, Вт, не более:… 1.0.
• Габаритные размеры, мм……….36*70*90.
• Масса, кг:0.4.

Разработка  функциональной схемы

На преобразователь ПЧН  поступает частотный сигнал с  датчика в виде импульсов, где  преобразуется в напряжение. Напряжение с преобразователя поступает  на вычитающее устройство, на которое  также поступает напряжение с  задатчика начального давления. С  вычитающего устройства сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь, происходит оцифровка сигнала и  значение выдается на индикатор в  виде высоты.

Напряжение с задатчика  начального давления подается также  на вторичный аналого-цифровой преобразователь, где оцифровывается и значение выдается на индикатор в виде давления у  земли.

График  зависимости высоты от давления

Рис

Из графика видно, что  зависимость высоты от давления отО  до 1000 метров является линейным, что  значительно упрощает построение электрической  принципиальной схемы.

Электрическая принципиальная схема построена на основе аналого-цифрового  преобразователя серии КР572ПВ2:

Устройство работает по принципу двойного интегрирования, широко применяемому в цифровых измерительных приборах. Идея этого метода состоит в том, что вначале интегрирующий конденсатор  заряжают в течение определенного  времени током, пропорциональным измеряемому  напряжению, а затем разряжают определенным током до нуля. Время, в течение которого происходит разрядка конденсатора, пропорционально измеряемому напряжению. Это время измеряется счетчиком, входные сигналы которого подаются на цифровые индикаторы.

В состав микросхемы входит тактовый генератор. Частота следования его импульсов определяется внешними элементами Rг и Сг.

Номиналы деталей частотозадающих  цепей тактового генератора рассчитывают по формуле Cг=0,45/fг Rг.

Диапазон входных напряжений микросхемы зависит от образцового  напряжения U06p и определяется его соотношением с Uвх.макс .= ±1,999Uобр . -Текущие показания индикаторов выражаются числом, равным 1000Uвх/Uобр.

Период измерений при  частоте тактовых импульсов 50 кГц  составляет 320 мс (3 измерения в секунду). Максимальный ток, потребляемый микросхемой  от обоих источников питания, - не более 1,8 мА, выходной ток старшего разряда - не менее 10 мА, остальных - не менее 5 мА. Коэффициент ослабления синфазного напряжения 100дБ, погрешность преобразования не превышает 1, 3 и 5 единиц младшего разряда  для микросхем КР572ПВ2. Указанные  параметры гарантируются при  температуре (25±5) °С и питающих напряжениях +5В и - 5Вс нестабильностью ±1%. Нестабильность образцового напряжения должна быть не хуже 0,1% так как она входит в погрешность измерения. Входное  сопротивление микросхемы превышает 100Мом (оно определяется лишь утечками).