Министерство образования Российской Федерации

Пензенский государственный университет

Кафедра «Вычислительная техника»

Пояснительная записка

к курсовой работе

по курсу «Электроника и электротехника и схемотехника»

на тему «Устройство предварительной обработки аналогового сигнала»

Выполнил:

студент группы 13ВВ2

Второв С.А.

Проверил:

к.т.н. Брякин Л. А.

Пенза 2015

Введение

В задании требуется самостоятельно разработать устройство предварительной обработки аналогового сигнала с датчика, которое обладает рядом функциональных возможностей и требует знания при проектировании принципов функционирования и схемных решений таких узлов, как усилители переменного и постояноого тока, стабилизаторы напряжения, генераторы, одновибраторы, триггеры Шмидта, компараторы, логические элементы и транзисторные ключи, а также требует умения самостоятельно работать со справочной и учебной литературой. Более точные требования изложены в бланке задания.

1 Разработка структурной схемы устройства

1.1 Постановка задачи

Разрабатываемое в рамках курсовой работы устройство предназначено для контроля температуры окружающей среды. В качестве датчика предполагается применение двухвыводной микросхемы, которая выдает ток разной величины в зависимости от температуры.

В результате курсового проектирования необходимо осуществить преобразование сигнала с датчика в выходное напряжение, лежащее в диапазоне от -5 до 5 В. Кроме преобразования температуры в соответствующее напряжение устройство должно выполнять некоторые функции. Для определения этих функций используется два порога.

Если температура окажется выше верхнего порога, то первый светодиод должен мигать с периодом 2 сек по два раза с момента превышения порога, первое рыле должно включиться на время преодоления порога, динамик должен гудеть с частотой 1200Гц периодически с периодом 1 сек 4 раза.

Если температура окажется ниже нижнего порога, то второй светодиод должен включаться на время превышения порога, второе рыле должно включаться спустя 5 сек с момента превышения порога, если превышение сохраняется динамик должен гудеть с частотой 1200Гц.

1.2 Описание структурной схемы устройства

С учётом постановки задачи разработана структурная схема устройства. Она представлена на рисунке 1. Устройство содержит: датчик, усилитель, первый и второй компараторы, триггер, счетчик, блоки управления светодиодами, динамиком и реле. Согласно предложенной схеме при срабатывании первого компаратора в случае превышения верхнего порога блок управления динамиком обеспечивает необходимое управление согласно заданию. Блок управления первым светодиодом включает определенным образом первый светодиод. А блок управления первым реле заставляет реле сработать.

Если будет преодолен нижний порог, то второй компаратор на своем выходе сформирует активный сигнал. Благодаря блоку управления динамиком, вторым реле и вторым светодиодом будут выполняться необходимые функции, которые соответствуют интервалу преодоления сигналом нижнего порога.

Рис. 1. Схема электрическая структурная

2 Разработка функциональной схемы устройства

2.1 Описание работы устройства по временным диаграммам

Учитывая задание можно представить функционирование устройства с помощью временных диаграмм. Эти временные диаграммы показаны на рисунке 2.

Из этих диаграмм видно, что при превышении верхнего порога, т.е. величины 2,05В, первый компаратор сформирует на своём выходе активный сигнал, представляемый в данном случае в виде уровня логической единицы. Под действием этого сигнала светодиод VD1 будет мигать во время преодоления порога с периодом 2 сек по 2 раза, первое реле К1 включится на время преодоления порога, активный сигнал сбрасывает счетчик СТ и переводит триггер в активное состояние, далее идет сигнал на счетчик генератор, который начинает подавать импульсы с периодом 1 сек. Импульсы проходят на динамик, который гудит с частотой 1200Гц. После 4 импульса с счетчик переводит триггер в неактивное состояние.

Если произойдёт преодоление нижнего порога, то есть величина тока через терморезистор окажется ниже -3,83В, то на выходе компаратора 2 сформируется активный сигнал в виде уровня единицы. По этому сигналу светодиод VD2 будет светиться все время преодоления порога, реле К2 включится на время преодоления порога, а динамик будет гудеть после 5 секунд преодоления порога, если преодоление сохраняется с частотой 1200 Гц. На временных диаграммах это показано.

Рис. 2. Временные диаграммы работы устройства

2.2 Разработка функциональных схем блоков управления