Реферат

Курсовая работа содержит 31 страницу, 14 рисунков, 13 таблиц, 12 использованных источников, 1 приложение.

АВТОМАТИЗАЦИЯ, КАНАЛ, СХЕМА, ИЗМЕРЕНИЕ, ТЕРМОПАРА, УСИЛИТЕЛЬ, РЕЗИСТОР, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ОПТОРАЗВЯЗКА, ПОГРЕШНОСТЬ.

Объектом исследования является канал ввода информации с датчика в микропроцессорный блок.

Цель работы: развитие навыков использования конкретных узлов с нормированными метрологическими характеристиками при построении автоматизированных систем и приборов.

В результате исследования была изучена методика построения цифро-аналоговых схем, проанализированы и рассчитаны погрешности измерений.

Степень внедрения – работа не внедряется.

Область применения – учебные цели.

Эффективность – не рассчитывается.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………..5

1 Разработка и расчет канала ввода информации……………………………………6

1.1 Разработка структурной схемы канала ввода информации……………...6

1.2 Расчет параметров источника опорного напряжения…………………….7

1.3. Расчет параметров схемы подключения термопары……………………..8

1.4 Расчет схемы дифференциального усилителя…………………………...11

1.5 Расчет параметров активного фильтра…………………………………...13

1.6 УВХ на базе К1100СК2…………………………………..………………..14

1.7 Выбор кодоуправляемого усилителя……………………………………..16

1.8 АЦП последовательного приближения……………………………..……18

2 Определение основных метрологических характеристик канала ввода информации…………………………………………………………………………...26

2.1 Расчет погрешности канала ввода информации………………………....26

2.2 Расчет времени преобразования канала ввода информации…………....27

Заключение……………………………………………………………………………28

Список использованных источников………………………………………………..29

Приложение А (обязательное) Схема электрическая принципиальная канала ввода информации ……………………………………………………..……………………30

Введение

Модернизация производственных объектов, технологических процессов определяют необходимость высокой степени автоматизации проведения процедур измерения и контроля, формирования управляющих воздействий. Все эти задачи эффективно решаются на основе использования современных автоматизированных контрольно-измерительных систем. Обработку сигналов все чаще производят в цифровой форме. Причем в последнее время игровая обработка сигналов производится, как правило, не аппаратными средствами, а программно. Поэтому, говоря о системах, в которых обработка информации производится в цифровой форме сейчас, прежде всего, говорят о системах микропроцессорных, даже если это и не подчеркивают особо.

Цифровая обработка сигналов выгодно отличается от традиционных аналоговых методов обработки. Основная причина этого в том, цифровая обработка может производиться с точностью, которой никогда не удастся достигнуть при использовании аналоговых блоков и узлов. Другими положительными факторами использования цифровых систем обработки сигналов является высокая устойчивость цифровых систем к воздействию дестабилизирующих факторов (температуры окружающей среды, стабильности питающего напряжения) и высокая помехоустойчивость цифровых систем.

Настоящий курсовой проект содержит ряд анализов и расчетов аналого-цифрового канала автоматизированной измерительной системы, в которую входят термопара ТХА, усилитель кодоуправляемый, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) последовательного приближения, устройство выборки и хранения КР1100СК2, активный фильтр, дифференциальный усилитель.

1 Разработка и расчет канала ввода информации

1.1 Разработка структурной схемы канала ввода информации

В общем случае устройство ввода информации в микропроцессорный блок управления имеет следующие элементы: датчик-термопара ТХА, дифференциальный усилитель, активный фильтр, устройство выборки и хранения К1100СК2, усилитель кодоуправляемый, АЦП последовательного приближения. Структурная схема разрабатываемого устройства представлена на рисунке 1.

Термопара

ТХА

Дифференциальный усилитель

Активный фильтр

Устройство выборки и хранения К1100СК2

Усилитель кодоуправляемый

АЦП последовательного приближения

Рисунок 1 - Структурная схема канала ввода информации

в микропроцессорный блок.

1.2 Расчет параметров источника опорного напряжения

В качестве источника питания моста используется источник опорного напряжения, электрическая схема которого приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема электрическая принципиальная источника

опорного напряжения

Для того, чтобы рассчитать резисторы для него, был выбран стабилитрон VD1 типа КС412А, технические характеристики которого приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Технические характеристики стабилитрона КС412А

Тип стабилитрона	В			мА	Ом
	минимум	среднее	максимум
КС412А	5,8	6,2	6,6	5	10

Сопротивление резистора находим по формуле:

; (1)

Следовательно, кОм.

Коэффициент усиления находим по формуле:

; (2)

Следовательно,

Примем сопротивление резистора кОм, тогда

; (3)

Следовательно, кОм.

Сопротивление резистора находим по формуле:

; (4)

Следовательно, кОм.

Исходя из полученных данных, из стандартного ряда Е24 выбираем резисторы:

- марки МЛТ-0,125-1,8к 5 %;

- марки МЛТ-0,125-10к 5 %;

- марки МЛТ-0,125-24к 5 %;

- марки МЛТ-0,125-7,5к 5 %.

1.3 Расчет параметров схемы подключения термопары

Устройство, преобразующее измеряемую величину в форму, пригодную для использования в последующих частях системы, называют измерительным или входным преобразователем.

По заданию курсового проекта датчиком является термопара ТХА.

Значение ТЭДС термопары типа ТХА в зависимости от температур их рабочих концов при температуре рабочих концов 0 приведена в таблице 2.

Таблица 2 – Значения ТЭДС термопары типа ТХА

ТЭДС в мВ при температуре свободного конца 0 °С
0	0
-50	-1,889
+100	4,096

ТХА 9310 используется для измерения температуры жидких и газообразных, химически неагрессивных сред.

Таблица 3 - Технические характеристики термоэлектрического преобразователя ТХА 9310

Технические характеристики	ТХА 9310
Диапазон измеряемых температур, °C	-40…+1000
Номинальная статическая характеристика	ХА(К)
Класс допуска	2
Показатель тепловой инерции, с	180
Защищенность от пыли и воды	IP55
Герметичность к измеряемой среде	+
Материал защитной арматуры	Ст.15Х25Т Ст.12Х18Н10Т
Изоляция рабочего конца	+
Диапазон условных давлений, мПа	0,25…4,0
Материал электродов	см.таблицы исполнений
Устойчивость к вибрации	группа исп. L3
Климатическое исполнение	УЗ, ТЗ, ТВ2

Рисунок 3 - ТХА 9310

Схема включения термопары типа ТХА представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема подключения термопары ТХА

Исходные данные для расчета параметров схемы подключения термопары типа ТХА: В, мА, 46 Ом.

Сопротивление резистора находим по формуле:

(5)

Следовательно, кОм, кОм.

Сопротивление резистора находим по формуле:

(6)

где1,889мВ; Ом;

В итоге получаем, что R₇= 50 Ом.

Исходя из полученных данных, из стандартного ряда Е24 выбираем

резисторы: - марки МЛТ-0,125-10к 5 %;

- марки МЛТ-0,125-10к 5 %;

- марки МЛТ- 0,125-55 Ом 5%