Проектирование автоматической системы взвешивания вагонов в статике

2.1 Первичный преобразователь

В роли первичного преобразователя выступает тензорезисторный мост. Исходя из количества тензодатчиков и максимальной массы взвешиваемого вагона выбираем тензодатчики типа ДСТВ -1 , рассчитанные на 16 тонн.

Система с такими т

ензодатчиками может взвешивать вагоны, массой до . При этом существует запас на 38 тонн. Этот запас необходим, т.к. возможно, что вес не будет равномерно распределен между контрольными точками (датчиками). К тому же в взвешиваемый вес будет включаться и вес платформ.

Здесь учитывается, также то, что при торможении поезда на платформу действует дополнительное усилие. Т.к. данные тензодатчики способны выдерживать дополнительную нагрузку на 50% от номинальной, то

,

что позволяет выдерживать общую нагрузку

, т.е. более, чем в 2 раза.

Основные параметры тензодатчиков ДСТВ - 1. Табл. 2.1.

Рис. 2.1.1. Внешний вид и устройство

На рисунке 2.1.1. изображен чертеж тензодатчиков ДСТВ - 1.

Здесь 1 - это концентрическая упругая поверхность, чья деформация преобразуется с помощью тензорезисторов в электрический сигнал; 2 - корпус первичного преобразователя, служащий для защиты устройства от попадания внутрь твердых веществ и воды; 3 - трубка, защищающая соединительные провода.

При оказывании давления на концентрическую поверхность (1), она деформируется. На эту поверхность с внутренней стороны нанесены тензорезисторы. Причем тензорезисторы включены по схеме моста (рис. 2.1.2). К тензорезисторам подводится напряжение , при этом, при условии максимальной нагрузки в на выходе моста будет напряжение, пропорциональное максимальной нагрузке .

Рис. 2.1.2. Тензорезисторный мост.

2.2 Расчет первичного преобразователя

Выбираем напряжение питания .

При этом, следуя формуле чувствительности тензодатчика .

Это означает, что при номинальной нагрузке в на выходе первичного преобразователя будет .

Исходя из ТЗ необходимо, чтобы ошибка составляла 0.1%. Для получения такой точности вычислим минимальный шаг квантования :

2.3 Нормирующий преобразователь

Учитывая выходные параметры первичного преобразователя, выбираем усилительный элемент.

Т.к. полезный сигнал будет поступать с большим синфазным сигналом, приблизительно равным напряжению питания тензорезисторного моста , то необходимо, чтобы усилитель имел очень высокий уровень подавления синфазного сигнала.

Это соответствует .

Значит, необходимо выбрать такой усилительный элемент, который обеспечивает ослабление синфазного сигнала минимум в .

Коэффициент усиления должен быть таким, чтобы максимальный уровень полезного сигнала усиливался до опорного напряжения АЦП, что соответствовало бы максимальному коду. Опорное напряжение выбираем стандартное . Тогда

Тогда выбираем т.н. инструментальный операционный усилитель фирмы BURR BROWN INA128.

В инструментальных усилителях коэффициент усиления задается с помощью подключения внешнего сопротивления RG, значение которого высчитывается для INA128 по следующей формуле

, где

Тогда , выбираем стандартное сопротивление .

Полученный коэффициент усиления будет равен

.

 Скачать реферат