Проект преобразователя температура – напряжение с использованием операционных усилителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет

Кафедра автоматизации сельского производства

Контрольная работа

Проект преобразователя температура - напряжение с использованием операционных усилителей

Выполнил: Царевский А.В.

Группа 7313

г. Пушкин 2012

Содержание

1. Исходные данные

2. Построение статической характеристики термистора

3. Выбор схемы и расчет преобразователя на основе операционного усилителя КР140УД14.

4. Расчет источника питания операционных усилителей

5. Расчет источника питания преобразователя

6. Принципиальная электрическая схема преобразователя

7. Спецификация оборудования

Список использованной литературы

1. Исходные данные

Тип термистора: С621/22k/+;

Диапазон измерения температуры: 0...+42 °С;

Диапазон выходного напряжения преобразователя: 0...+2,5 В;

Тип операционного усилителя: КР140УД14.

Особенности датчика: Заземлённый корпус.

2. Построение статической характеристики термистора

Для построения зависимости сопротивления термистора от температуры воспользуемся нормализованной R/T-характеристикой термистора, предоставленной фирмой производителем. Т.к. R/T-характеристика приведена относительно температуры 25 °С, то для нахождения значения сопротивления в заданном диапазоне температур необходимо воспользоваться формулой:

где:

- значение сопротивления при температуре Т; -- характеристика относительно температуры 25°С; сопротивление при температуре 25°С;

У термистора С621/22k/+ кОм.

Результаты вычисления сведём в таблицу:

По полученным данным построим R/T-характеристику:

R/T-характеристика

3. Выбор схемы и расчет преобразователя на основе операционного усилителя КР140УД20Б

Выберем схему мостового операционного усилителя:

термистор сопротивление температура усилитель

DA1*: питание операционного усилителя осуществляется от двуполярного источника питания ±15 В (на схеме не показано).

Сопротивление термистора при температуре 40 °С будет опорным:

(3.1)

Так же рассчитаем изменение сопротивления термистора при максимальных значениях измеряемой температуры:

(3.2)

Теперь необходимо рассчитать величину двух сопротивлений , которая влияет на диапазон напряжений на выходе. Зная, что максимальное напряжение ыхода не должно превышать В и что этот предел скорее всего будет достигнут при отрицательной температур можно рассчитать

:

(3.3)

где:

- напряжение, подаваемое на вход преобразователя, произведем расчет для = 15 В;

- напряжение, на выходе преобразователя, по заданию 2,5 В.

Выберем резисторы MO-200 (С2-23) 300 кОм , тогда напряжение на выходе будет равняться:

(3.4)

Для настройки нуля, необходимо рассчитать сопротивления резисторов . Их сумма должна равняться сопротивлению термистора при опорной температуре.

Выберем постоянный резистор SQP и регулировочный резистор 16K1-B1K, кОм.

Результаты вычисления сведем в таблицу:

Теперь необходимо рассчитать зависимость напряжения на выходе преобразователя,

от температуры на термисторе. Преобразуем выражение (3.4):

Результаты вычисления сведем в таблицу:

По полученным данным построим зависимость :

4. Расчет источника питания операционных усилителей

В качестве источника питания используем мостовую схему двуполярного выпрямителя:

Возьмем трансформатор ТПП48-127/220-50 с напряжением вторичных обмоток 12,6 В, тогда после выпрямления напряжение будет равно

Конденсаторы и возьмем поляризованные на 25 В емкостью 200 мкФ.

Для выпрямления тока понадобятся диоды на напряжение и на ток мА, выберем диоды КД103 на напряжение 50 В и на ток 100 мА.

В качестве стабилизаторов напряжения используем интегральные стабилизаторы КРЕН: КР1157ЕН1502Б - для стабилизации положительного напряжения +15 В и КР1168ЕН15 для стабилизации отрицательного напряжения -15 В.

5. Расчет источника питания преобразователя

Для работы преобразователя необходимо напряжение +10 В, что бы не использовать еще один блок питания воспользуемся уже существующим двуполярным питанием и повторителем на операционном усилителе.

Схема источника питания преобразователя:

DA2*: питание операционного усилителя осуществляется от двуполярного источника питания ±15 В (на схеме не показано).

Рассчитаем и по закону Кирхгофа, для этого примем тогда:

(5.1)

где:

- напряжение на резисторах, = 30 В

- напряжение на выходе повторителя, = +10 В

Выразим из уравнения (5.1) :

(5.2)

6. Принципиальная электрическая схема преобразователя

7. Спецификация оборудования

Список использованной литературы

1. R.F. Coughlin and F.F. Driscoll. “Операционные усилители и линейные интегральные схемы”, Издательство «Мир», Москва, 1979.

2. И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин. “Малогабаритные трансформаторы и дроссели”, Издательство «Радио и Связь», Москва, 1985.

3. Библиотека электронных компонентов. Выпуск 5. Термисторы фирмы Siemens и Matsushita. Додека, 1999.

4. Материалы с сайта www.cxem.net.

Размещено на Allbest.ru