сти до вимірювання ємності конденсатора С.
Чутливість ємнісного датчика визначається виразом 3.4:
(3.4)
Легко бачити, що найбільша чутливість буде в тому випадку, коли R2/R1 прагне до 1, тобто коли шар ізоляції відсутня. При цьому отримаємо наступний вираз (3.5):
(3.5)
Так як діелектрична постійна полупроводящіх рідин значно більше, ніж непроводящих, то зміна ємності на одиницю довжини в першому випадку буде більше, ніж у другому. Звідси випливає, що ємнісний метод вимірювання рівня особливо ефективний для полупроводящіх рідин. p> З виразу (3.5) випливає, що для збільшення чутливості величину R3/R2 немає необхідності брати великий. Якщо величина R3 - R2 мала, то на точність показань приладу значний вплив чинитиме в'язкість рідини. Отже, шар рідини між електродами повинен бути таким, щоб в'язкість не чинила впливу на рівень рідини. Зазвичай обмежуються зазором R3 - R2 = l, 5 - 6 мм, а для збільшення чутливості датчик збирають з декількох концентричних труб, що утворюють паралельно з'єднані конденсатори [5]. p> У даному курсовому проекті задаємося максимальним значення ємності датчика, яке буде відповідати максимальному рівню палива в баку ЛА, і становить: Cmax = 100 пкФ. Отже, вихідна ємність, яка буде відповідати мінімальному рівню палива, буде дорівнює: Cmin = 50 пкФ (див. таблиця 3.1). p> Визначимо мінімальне і максимальне значення вихідного напруги датчика в заданому діапазоні вимірювання рівня палива: hmin = 0 мм і hmax = 1000 мм. Для цього попередньо складемо аналітичний вираз зв'язку між ємністю С і вихідним напруга U. На малюнку 3.2 б) показана ідеалізована графічна залежність між зазначеними параметрами. p> На графіку значення hmin = 0 мм (точка A) і hmax = 1000 (точка B) мм обмежують діапазон вимірюваного датчиком рівня, UA = 4 В і UB = 20 В - вихідна напруга датчика, відповідні крайніх точках діапазону рівнів hA - hB. Завдання полягає в знаходженні аналітичної залежності U = f (С) і відповідних значень Umin і Umax. p> Запишемо рівняння прямої ділянки по двох точках з координатами (CA, UA) та (CB, UB) []:
В
,
де Р - поточне значення тиску, кПа,
I - вихідний струм датчика при тиску Р, мА.
Визначимо діапазон зміни вихідного струму датчика РТХ 7500 при роботі в заданому діапазоні тисків Pmin = 10 кПа і Pmax = 120 кПа:
мА
мА
Для перетворення струму датчика в напругу на вході СПУ встановлений резистор навантаження. Значення опору цього резистора залежить від двох факторів - по-перше, падіння напруги на резистори не повинно перевищувати напруги живлення датчика, а по - друге, падіння напруги на резистори не повинно перевищувати номінального вхідного напруги подальшого каскаду, а також номінального вхідного напруга АЦП.
Для більшості АЦП вхідний сигнал не повинен перевищувати 5 В. Приймемо цей параметр в якості розрахункового. Тоді максимальна напруга на резистори навантаження струмового виходу датчика складе 5 В. Визначимо опір навантаження Rн:
Ом
Для забезпечення десятивідсоткового запасу з перевантаження приймемо Rн = 330 Ом.
При цьому мінімальне і максимальне напруга на навантажувальними резисторами (на вході СПУ) складе:
В В
Подальшого посилення сигналу (при максимальному вхідному сигналі АЦП 5 В) не вимагається, тому коефіцієнти передачі ДМ, ФНЧ прийняті рівними одиниці.
Тепер за отриманим рівнянням перетворення (5.1) і (5.2) складемо рівняння похибок каналу вимірювання тиску. Рівняння похибок складемо окремо для мультиплікативної і адитивної складових. p align="justify"> Визначимо коефіцієнти впливу y i мультиплікативної похибки кожного блоку каналу на сумарну складову мультиплікативної похибки. Згідно, коефіцієнти впливу i-го блоку на сумарну похибку ? i визначаються таким чином:
.
Визначимо коефіцієнт впливу вимірювального перетворювача тиску ? Д:
.
Таким же чином визначаємо інші коефіцієнти впливу:
.
Для мультиплікативної складової похибки вимірювального каналу запишемо реальне рівняння перетворення:
S Вє С Г— KД (1 + Gд) Г— КДМ (1 + gДМ) Г— КФНЧ (1 + gФНЧ) Г— КУ (1 + Gу) Г— КАЦП (1 + gАЦП),
де КД ... КАЦП - ідеальні коефіцієнти передачі блоків;
Gд ... gАЦП - мультиплікативна складова похибки блоку.
Після алгебраїчних перетворень, нехтуючи похибками другого і більш порядку малості, отримаємо:
В
де Кi0 - ідеальний коефіцієнт передачі i-ого блоку, що входить до складу вимірювального каналу;
g i - мультиплікативна складо...
