Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Кафедра «Автоматика»

ОТЧЕТ

О УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

по теме «Модуль усилителя сигнала датчика атмосферного давления»

			Ответственный исполнитель:
			Орлов Антон Игоревич
			Консультант:
			Рахматулин А.Б.
	Москва	2010

РЕФЕРАТ

Отчет 27 стр., 15 рис, 5 таблиц, 5источников, 2 приложения.

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ.

Объектом исследования является преобразователь сигнала датчика атмосферного давления.

Цель работы – создание преобразователя сигнала датчика атмосферного давления.

Проведена учебно-исследовательская работа.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 6

6

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ 7

1 Разработка схемы преобразователя сигналов 7

2 Датчик давления – устройство и технические характеристики 8

3 Операционный усилитель – устройство и технические характеристики 11

4 Стабилизатор напряжения – устройство и технические характеристики 15

5 Схема преобразователя сигнала датчика атмосферного давления в готовом виде( Multisim, p-cad, pcb) 17

РЕЗУЛЬТАТЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 25

Введение

Создание модуля преобразования сигнала датчика атмосферного давления производится в соответствии с графиком работ над проектом по курсу «Учебно-исследовательская работа», составленным кафедрой «Автоматика» НИЯУ МИФИ.

Постановка задачи

В ходе УИР было необходимо разработать преобразователь сигнала датчика атмосферного давления. Входной сигнал – от датчика давления типа MPXH6115AC6U (диапазон его выходных напряжений от 0,2 В до 4,7В). Выходной сигнал – напряжение постоянного тока в диапазоне от 0 до 2,5 В. Функция преобразования – линейная вида y(x)=A+Kx. Основная приведенная погрешность усилителя – не более 0,5%. Питание изделия должно осуществляться от источника напряжения постоянного тока 12В±5%. Модуль усилителя выполнен в виде печатной платы размером 40х60мм в виде выносного блока. Для разработанной схемы необходимо было выполнить чертёж платы. По разработанной схеме необходимо изготовить и произвести монтаж печатной платы. В конце УИР требуется произвести испытания преобразователя сигнала датчика давления. Условия эксплуатации изделия - лабораторные.

Описание работы

1. Разработка схемы преобразователя сигналов

Условия поставленной задачи предполагают наличие в схеме следующих компонентов :

- питание датчика давления (+5 В)

- делитель напряжения, соответствующий наклону линейной функции преобразователя y(x)=k*x+A

- смещение напряжения, соответствующее смещению функции преобразователя .

Для питания датчика давления был применен интегральный стабилизатор напряжения ,который обеспечивает выходное напряжение 5 В.

В качестве делителя – применен делитель на двух постоянных резисторах с добавлением переменного для точной подстройки коэффициента деления.

Исходя из условий разница входных напряжений составляет 4,7 – 0,2 = 4,5 В ,

а выходных 2,5 В. Таким образом угол наклона функции преобразователя должен быть 2,5/4,5=5/9.

Выбор резисторов основан на формуле делителя Uвых/Uвх=R1/(R1+R2), а также исходя из схемы включения датчика давления ( его R нагрузки должен быть 51кОм).

Для получения смещения напряжения (0,2 В -> 0 В) применен операционный усилитель (ОУ) с обратной связью и подачей тока смещения на инвертирующий вход. Для улучшения стабильности преобразователя при изменении U питания было решено ток смещения подавать от стабилизатора напряжения .

Выбор резисторов основан на формуле 5В/(R1+R2)=(0,2 В *5/9)/R2.

При R2=10кОм , R1=440кОм.

ОУ также позволяет увеличивать нагрузочную способность схемы (т.е. уменьшить выходное сопротивление).

Однако в нашем случае коэффициент усиления повторителя на ОУ несколько больше единицы : (R1+R2)/R1=450/440=1,023.

Но его можно легко компенсировать подстроечным резистором входного делителя.

На практике резисторы имеют разброс ±5% , а также идеального ОУ не существует. Далее рассмотрим реальные компоненты схемы и их характеристики.