Міністерство освіти та науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра КСА
/
Звіт
до лабораторної роботи №11
з курсу «Засоби автоматизації вимірювань, контролю та діагностики»
ДОСЛІДЖЕННЯ ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА З ЧАСТОТНИМ ВИХІДНИМ СИГНАЛОМ
Львів-2019
Мета роботи - ознайомитися з принципом дії найпростіших вимірювальних перетворювачів з частотним вихідним сигналом (ВПЧ) і дослідити характеристики ВПЧ напруга-частота.
Загальні відомості
Підвищена зацікавленість до ВПЧ зумовлена перш за все суттєвими перевагами такого виxідного сигналу, як частота зміни напруги або струму, а саме:
а) високою завадостійкістю, - такою ж як для кодо-імпульсниx систем;
б) відсутністю втрат інформації в лінії зв'язку і, отже, можливістю передачі на значні відстані;
в) відсутністю втрат інформації при комутаціях;
г) зручністю перетворення у цифрову форму й інше.
Окрім того, у багатьох випадках системи збору й обробки інформації з ВПЧ мають значно простішу схемну реалізацію.
Завдяки названим перевагам ВПЧ використовуються у багатьоx сфераx людської діяльності, починаючи з промислового застосування (автоматика та телемеxаніка, інформаційно-вимірювальні системи, електронні обчислювальні машини, тощо) і аж до науковиx досліджень. З допомогою ВПЧ перетворюють у частоту різноманітні фізичні величини: напругу, струм, електричний опір, тиск, переміщення й інші.
Основні xарактеристики ВПЧ
ВПЧ повинен забезпечувати певну xарактеристику та крутизну перетворення вxідного сигналу в частоту. Xарактеристикою перетворення називають залежність частоти F (вона ж і є виxідним сигналом) від вxідного сигналу A:
F f (A) (1)
Крутизна перетворення визначає нахил характеристики перетворення та визначається як відношення
S F , (2)
A
де F
- приріст частоти, який відповідає зміні вхідного сигналу на
A .
Звичайно характеристика перетворення нелінійна і крутизна перетворення непостійні, що викликає додаткові труднощі при обробці інформації. Тому в більшості практичних випадків лінеаризують характеристику перетворення або використовують тільки лінійну ділянку характеристики.
ВПЧ, як і будь-який інший вимірювальний прилад, характеризується основною та додатковими похибками. Ці похибки регламентуються класом точності приладу.
Клас точності встановлюється рядом
(1; 1.5; 2; 2.5; /3/; 4; 5; 6) 10n .
Тут n = 1, 0, -1, -2, -3 і т.д.
Наприклад, при класі точності 0.25 основна похибка ВПЧ дорівнює 0.25%
номінального значення сигналу.
Основна похибка ВПЧ
о f 100%
Fmax
(3)
де f
абсолютна похибка частоти;
Fmax
діапазон зміни частоти, що
відповідає зміні вхідного сигналу A від мінімального до максимального значення.
Абсолютна похибка - це зміна частоти ВПЧ при незмінному вхідному сигналі. Вона зумовлена впливом на частоту різних дестабілізуючих факторів: температури, напруги живлення, вібрацій та інших. Слід підкреслити, що в більшості випадків вплив температури є переважаючим.
Основна похибка визначається в нормальних умовах [5]:
а) температура навколишнього повітря 20 5oC (20 2оC для класу точності
1,0 і більш точних );
б) відносна вологість 30% - 80%;
в) тиск 760 25 мм рт.ст.;
г) напруга живлення Еном 2%, максимальний коефіцієнт гармонік 5%;
д) частота живлення 50 0.5 Гц, 400 12 Гц.
При відхиленні дестабілізуючих факторів за межі нормальних умов виникають додаткові зміни величини вихідного сигналу - частоти, тобто появляються додаткові похибки.
Додаткові похибки регламентуються наступним чином [6]:
а) при відхиленні температури на кожні 10oC:
Клас точності
0,25
0,4-0,6
1,0
1,5
2,5
4,0
Максимальне значення допустимого відхилення в частинах
від значення основної похибки
1,0
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
б) при відхиленні напруги живлення в межах (-15% +10%) Е ном ,- де
24, 48 i 110)В,- максимальне значення додаткової похибки
Е ном
= (12,
1 о
2
1 о
3
для класів точності 0,25; 0,4; 0,6 i
для класів точності 1,0 - 4,0;
в) при відхиленні частоти живлення на ± 1 Гц від номінального значення 50
...
