Информационные устройства и системы управления автосигнализацией
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ические интервалы значений напряжения .
,
,
В,
В,
В,
В.
Определим какие диапазоны температур при изменении -40 и +100С попадают в область относительной погрешности измерения напряжения , если вольтметр, измеряющий указанное напряжение имеет относительную погрешность 5% по формуле , где .
Итак, полученные диапазоны искомых температур T = 218,995тАж420,279К и 223,637тАж402,897 К.
3.3.5 Терморезистор на основе полупроводникового элемента
Необходимо:
? построить характеристику терморезистора, выполненного на основе полупроводникового элемента, если его сопротивление определяется
выражением ;
? выбрать в диапазоне температур [тАж] сопротивление линеаризирующего резистора включённого параллельно терморезистору и построить в указанном температурном диапазоне линеаризированную кривую.
? построить зависимость скорости изменения напряжения в диапазоне [тАж], если датчик температуры включён в цепь, представленную на рисунке 17.
Рисунок 17 ? Схема цепи
Исходные данные:
? сопротивление терморезистора при заданной температуре, Ом;
? температура при Ом, К;
? константа материала терморезистора, B = 2240 К;
? напряжение, В.
На рисунке 18 представлена характеристика терморезистора, выполненного на основе полупроводникового элемента, если его сопротивление определяется заданным выражением
.
Рисунок 18 ? Характеристика терморезистора, выполненного на основе полупроводникового элемента
Определяем среднюю температуру диапазона [тАж] . Средняя температура определяется в точке, в которой касательная к кривой (рисунок 18) имеет угол 45. Из графика имеем: К при Ом.
Значения и определяем по заданным формулам и соответственно
К,
К.
Сопротивление линеаризирующего резистора определяем по формуле 15.
, (15)
Ом.
Линеаризированная кривая в заданном температурном диапазоне представлена на рисунке 19.
Рисунок 19 ? Линеаризированная кривая в заданном температурном диапазоне
Сопротивление резистора определяем по формуле 16.
, (16)
Ом.
Сопротивление R определяем по формуле 17.
, (17)
Ом.
Зависимость скорости изменения напряжения задана выражением
.
График скорости изменения напряжения от времени представлен на рисунке 20.
Рисунок 20 ? График скорости изменения напряжения от времени
3.3.6 Пьезоэлектрический датчик
Цилиндрический пьезоэлектрический датчик изготовлен из титана бария и представлен на рисунке 21.
Рисунок 21 ? Цилиндрический пьезоэлектрический датчик
Механическая сила F воздействует на датчик вдоль его продольной оси, в результате чего, на противоположных краях кристалла появляется ЭДС.
Необходимо:
? найти максимальную ЭДС датчика;
? определить максимальное входное напряжение на усилителе, если датчик включён по схеме приведённой на рисунке 22;
? определить модуль чувствительности схемы;
? определить максимальное выходное напряжение с усилителя;
Исходные данные:
? пьезоэлектрический модуль, Кл/Н;
? механическая сила, Н;
? частота, f = 10000 Гц;
? радиус кристалла, м;
? высота кристалла, м;
? диэлектрическая составляющая, ;
? входное сопротивление усилителя, Ом;
? входная ёмкость усилителя, Ф;
? коэффициент усиления, K = 10;
? диэлектрическая постоянная, .
Рисунок 22 ? Эквивалентная схема пьезоэлектрического датчика
Определяем выходную ёмкость с датчика по формуле 18.
, (18)
Ф.
Механическое воздействие подчиняется заданному закону
.
Определяем максимальную ЭДС датчика по формуле 19.
, (19)
.
Определяем максимальное входное напряжение по формуле 20.
, (20)
В.
Модуль чувствительности заданной схемы определяется заданным выражением 21.
, (21)
где .
График изменения модуля чувствительности представлен на рисунке 23.
Рисунок 23 ? График изменения модуля чувствительности
Определяем максимальное выходное напряжение с усилителя по формуле 22.
, (22)
В.
.3.7 Преобразование экспериментальных данных в аналитическую функцию
Необходимо:
? по полученным экспериментальным данным с датчика, отображающих зависимость выходного напряжения от массового расхода воздуха, построить аналитическую функцию для дальнейшего расчёта микроконтроллером промежуточных значений.
? построить график относительной погрешности расхождения экспериментальных данных выходного напряжения от аналитических.
Исходные данные:
? экспериментальные данные выходного напряжения, =[7,389; 3,857; 2,014; 1,051; 0,549; 0,287; 0,150] мВ.
? экспериментальные данные расхода воздуха, M = [0; 1; 2; 3; 4; 5; 6] г/сек.
Для получения аналитической зависимости используем метод наименьших квадратов.
Аналитическая зависимость должна иметь вид , где a и b ? коэффициенты.
Общая формула метода наименьших квадратов - формула 23.
, (23)
Прологарифмируем экспериментальные значения выходного напряжения, ? возьмём натуральный логарифм от каждого значения из массива .
Наёдём коэффициенты a и b из системы уравнений 23. Здесь значения соответственно равны данным из массива M; значения соответственно равны данным из м