Разработка канала для комплексной скважинной аппаратуры

3) SF (регистр цифрового фильтра с «SINC»-характеристикой). Значение, записываемое в этот регистр, используется для установки коэффициента деления основной частоты при установке частоты обновления выходных данных модулей основного и дополнительного АЦП.

Частота потока выходных данных рассчитывается следующим образом:

(3.23

)

где fADC – поток данных на выходе АЦП (частота модификации выхода);

fMOD =32768 Гц – опорная (тактовая) частота модулятора;

SF – десятичное значение содержимого регистра SF.

Примеры значений SF и соответствующих им частот (fADC) и времени (tADC ) преобразования АЦП показаны в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Соответствие между значениями SF и частотами преобразования АЦП

На рис. 3.5 показана графическая зависимость ослабления помехи нормального вида для частоты входного сигнала 50 Гц от десятичного содержимого регистра SF. Пользуясь графиком, можно определить, что наименьшее влияние на точность измерений сетевых наводок с частотой 50 Гц будет обеспечиваться при десятичных значениях SF, равных 81 и 245.

Исходя из данных таблицы, выбираем значение цифрового фильтра SF, равным 81. Далее найдем частоту потока выходных данных и время преобразования АЦП:

(3.24)

(3.25)

Амплитудно-частотная характеристика фильтра при частоте F=50 Гц

Рис. 3.5

При осуществлении преобразований оба модуля АЦП для минимизации ошибок смещения, используют цикл стабилизирующего прерывания. Это означает, что время первого цикла преобразований для циклического режима работы АЦП увеличивается в два раза и составляет [8].

4) ICON (регистр управления источниками тока) используется для управления и конфигурации вариантов включения встроенных источников тока. Биты BO, ADC1IC и ADC0IC сбрасываются для выключения обоих источников тока контроля и токовой коррекции основного и дополнительного АЦП. В бит с именем I2PIN записывается 0 для подачи источника тока 2 (200 мкА) на внешний контакт 4 (Р1.3/AIN5/IEXC2). В I1PIN записывается 1 для подачи источника тока 1 на тот же контакт 4. I2EN и I1EN – биты разрешения источников тока 2 и 1 соответственно. В них записывается по единице. Таким образом, на контакт 4 подается ток 400 мкА.

4. Математические модели измерительных каналов

4.1 Математическая модель первичного преобразователя температуры

При использовании термисторов важным вопросом, от решения которого существенно зависит точность измерения температуры, является выбор математической модели термистора.

Наиболее простой из моделей, используемых для термисторов с отрицательным ТКС, является следующая:

(4.1)

где - сопротивление термистора при температуре Т;

Т – абсолютная температура;

А и В – постоянные коэффициенты [4].

Из формулы (4.1) может быть получена более удобная обратная математическая модель (Модель 1):

(4.2)

где - сопротивление термистора при температуре Т;

Т – абсолютная температура;

и – постоянные коэффициенты.

В каталоге продукции BetaTHERM рекомендуется более сложная модель (Модель 2):

(4.3)

где - сопротивление термистора при температуре Т;

Т – абсолютная температура;

, , – постоянные коэффициенты [6].

В измерительных приборах и системах, разрабатываемых и выпускаемых НТЦ «ГеоПАЛС», применяется еще более сложная математическая модель термистора (Модель 3):

(4.4)

где - сопротивление термистора при температуре Т;

Т – абсолютная температура;

, , , – постоянные коэффициенты.

Для сравнения моделей 1, 2 и 3 были использованы таблицы [6], представляющие собой градуировочные характеристики термисторов из различных материалов, выпускаемых фирмой BetaTHERM. Ниже приводятся результаты анализа для термисторов из материала № 7 (из этого материала изготовлены миниатюрные microchip, используемые в приборах НТЦ «ГеоПАЛС»).

В диапазоне температур (0 .100) ºС были методом наименьших квадратов определены постоянные коэффициенты для каждой из моделей 1, 2, 3, определены погрешности аппроксимации во всех точках диапазона температур (через 5 ºС) и максимальная погрешность аппроксимации.

Зависимости погрешности от температуры для моделей 1, 2, 3 представлены на рис. 4.1. Анализ этих графиков показывает, что модель 1 и модель 2 имеют существенные систематические погрешности. В то же время отклонения данных от модели 3 имеют случайный характер, а следовательно дальнейшее усложнение модели нецелесообразно. Максимальная погрешность для модели 1 составляет 0,6 ºС, для модели 2 – 0,25 ºС, для модели 3 – 0,012 ºС, причем погрешность для модели 3 имеет случайный характер и определяется главным образом погрешностью получения исходных экспериментальных данных.

Таким образом, наилучшей математической моделью термистора является модель 3. Аналогичные выводы получены при анализе характеристик термисторов фирмы BetaTHERM, изготавливаемых из других материалов.

Графики зависимости погрешности от температуры для моделей 1, 2, 3

 Скачать реферат