Цифровой вольтметр по схеме двухтактного интегрирования
Методика и основные этапы, оценка проектирования цифрового вольтметра по схеме двухтактного интегрирования, предназначенного для измерения напряжения постоянного тока или медленно меняющего напряжения в электрической цепи на промышленных предприятиях.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 31.07.2012 |
Размер файла | 55,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Ведение
Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии.
Сфера применения электроники постоянно расширяется. Практически каждая достаточно сложная техническая система оснащается электронными устройствами. Трудно назвать технологический процесс, управление которого осуществлялось бы без использования электроники. Функции электронных устройств становятся все более разнообразными.
Современная информационно-измирительная техника располагает совокупностью средств измерения различных физических величин электрических, магнитных, механических и др. Огромное количество из этих величин в процессе измерения преобразуется в величины электрические как наиболее удобные для передачи, усиления, сравнения, точного измерения. Поэтому в развитии современной информационно-измерительной техники преобладающее значение приобретает развитие средств измерений электрических величин.
Цифровая измерительная техника постепенно стала важнейшей отраслью измерительной техники. Номенклатура цифровых приборов непрерывно расширяется, выпускаются ЦИП различных классов точности от 0,0001 до 2% с различным числом десятичных знаков отсчета от 2 до 8 (в большинстве случаев 4-5 знаков).
Созданы автоматические цифровые приборы, основанные на новых принципах, отличающиеся дискретной, кодированной формой представления результата измерения, высокими точностью и быстродействием. Цифровые приборы решают многие новые задачи измерительной техники.
1. Обзор предметной области
Двухтактный интегрирующий АЦП. В основу метода двухтактного интегрирования положен принцип сравнения значения интеграла амплитуды входного аналогового сигнала uвх(t) в определенных пределах и значения интеграла опорного напряжения UREF в тех пределах, при которых разница этих двух интегралов дает нулевой результат. В качестве результата аналого-цифрового преобразования принимается двоичный код X, пропорциональный пределам интегрирования опорного напряжения. Математически это можно записать
.
Двоичный код может быть получен путем заполнения интервала tинт тактовыми импульсами и подсчета их двоичным счетчиком. Для определенности пределов интегрирования такими же импульсами заполняется и интервал времени t2-t1. Этот интервал должен быть одинаковым при любом преобразовании и обычно выбирается соответствующим модулю счета Kсч используемого двоичного счетчика.
АЦП двухтактного интегрирования обладает не высоким быстродействием, поскольку выходной код формируется процессом подсчета тактовых импульсов, длительность которого зависит от амплитуды входного аналогового сигнала. Для облегчения синхронизации работы такого АЦП с другими устройствами схема управления обычно формирует управляющий сигнал «Busy». Между тем двухтактный интегрирующий АЦП обладает существенным достоинством. По причине интегрирования входного сигнала осуществляется фильтрация высокочастотных помех. Кроме того, период интегрирования Tинт входного напряжения можно выбрать таким, чтобы почти полностью исключить помехи с частотами, кратными 1/Tинт. Для этой цели обычно выбирается временной интервал, определяемый частотой бытовой сети.
2. Техническое задание
2.1 Наименование объекта проектирования
Объектом проектирования является цифровой вольтметр по схеме двухтактного интегрирования, предназначенный для измерения напряжения постоянного тока или медленно меняющего напряжения в электрической цепи на промышленных предприятиях.
2.2 Основание для разработки
Основанием для разработки является задание на курсовой проект.
2.3 Назначение и цель
Назначение
Цифровой вольтметр используется для проверки и настройки разнообразного электротехнического и радиотехнического оборудования в производственных условиях и лабораториях.
Цель
Создание непрерывной системы измерения напряжения постоянного тока, лишенной недостатков других систем, простой по конструкции.
2.4 Требования к объекту проектирования
Требования к структуре
Конструктивно цифровой вольтметр выполнен в литом корпусе из пластмассы марки ABS, в котором располагается электронный блок, состоящий из платы аналого-цифрового преобразователя и платы индикации.
На лицевой панели расположены:
- окно под цифровой индикатор;
- гнезда для подключения измерительных кабелей.
Индикатор цифрового вольтметра имеет один знаковый и три цифровых сегмента, тогда с учетом предела измерения аналого-цифрового преобразователя предел индикации -10.0…+10.0 В.
На задней панели расположено гнездо для подключения низковольтного питания и окно доступа к переключателю для проведения калибровки.
Цифровой вольтметр имеет один измерительный канал для подключения к электрической цепи.
Цифровой вольтметр должен быть безотказным и удобным в обращении.
Требования к функциям
Измерение напряжения постоянного тока по схеме двухтактного интегрирования. Преобразование частоты импульсов в десятичный цифровой код и отображение полученного кода на визуальный индикатор.
Требования к техническим параметрам
Входным сигналом цифрового вольтметра по схеме двухтактного интегрирования должен быть сигнал с требуемым диапазоном напряжения.
Диапазон измеряемого постоянного напряжений -10…+10 В
Класс точности 0,5
Время измерения 0,5 с
Цифровая индикация измерения 3 Ѕ разряда
Требования к средствам защиты от внешних воздействий
При работе прибор должен быть защищен от воздействия пыли, прямого нагрева солнечными лучами или близко расположенными источниками тепла, вблизи прибора не должно быть сильных электромагнитных полей, поэтому для обеспечения нормального функционирования необходимо использовать кожух.
Требования по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту
Условия эксплуатации: цифровой вольтметр эксплуатируется в диапазоне температур от 0…+50С и относительной влажности до 80%.
Техническое обслуживание заключается в систематическом наблюдении за правильностью эксплуатации, регулярном техническом осмотре и устранение возникающих неисправностей.
Перед началом эксплуатации и периодически раз в три месяца необходимо панели плат и контакты разъемов протирать замшей, смоченной в этиловом спирте.
Порядок и сроки проведения профилактических работ: проверка крепления органов управления, плавности их действия и четкости - каждые 12 месяцев; проверка номиналов питающих напряжений - при необходимости; проверка работоспособности прибора не реже раза в 6 месяцев.
Проверка напряжений производится вольтметром класса не ниже 0,5 на контрольных точках. Напряжения должны соответствовать ряду: ±15В, ±5 В.
Требования к маркировке и упаковке
Маркировка системы должна содержать:
наименование изделия;
наименование предприятия-изготовителя;
год выпуска.
Транспортная маркировка на таре должна содержать манипуляционные значки: «Осторожно, хрупкое», «Беречь от сырости», основные, дополнительные и информационные надписи по ГОСТ 14192-77.
Свободное пространство в упаковке должно быть заполнено изолирующими распорными материалами, исключающими возможность перемещения системы внутри упаковки.
В ящик должны упаковываться техническое описание и паспорт, вложенные в папки из полиэтиленовой пленки под крышку ящика по ГОСТ 10354-82.
Ящик, после укладки в него изделий, обмотать по торцам стальной лентой по ГОСТ 3560-73.
Требования к транспортировке и хранению
В упакованном виде система может транспортироваться речным, воздушным, автомобильным и железнодорожным видами транспорта;
Транспортировка должна производиться в соответствии с требованиями, изложенными в следующих документах: «Правила перевозки грузов», утвержденными Министерством речного флота; «Руководство по грузовым перевозкам на внутренних воздушных линиях», утвержденными Министерством гражданской авиации; «Общие правила перевозки грузов автотранспортом», утвержденными Министерством автомобильного транспорта; «Правила перевозки грузов», утвержденными Министерством путей сообщения (МПС);
Транспортировка железнодорожным транспортом должна производиться в крытых вагонах или контейнерах, при этом перевозка грузов должна производиться в соответствии с «Техническими условиями погрузки и крепления грузов», утвержденными МПС;
Изделия должны храниться на стеллажах в вентилируемых помещениях при температуре окружающей среды от +15 до +40єС и относительной влажности не более 80%. при этом в окружающей среде должны отсутствовать агрессивные примеси.
Погрузочно-разгрузочные работы необходимо производить в соответствии с ГОСТ 12.3.009-76;
Устройство в упаковке для транспортирования должно выдерживать по ГОСТ 12997-84 воздействие транспортной тряски с ускорением 30 м/с при частоте от 10 до 120 ударов в минуту.
Требования по стандартизации и унификации
Стандартными элементами цифрового вольтметра для промышленных предприятий являются все используемые элементы конструкции и вся элементная база.
Требования к документации
В комплект устройства должны входить: техническая документация и инструкция по эксплуатации.
К прибору должны прилагаться следующие документы:
- электрическая структурная схема;
- электрическая функциональная схема;
- электрическая принципиальная схема;
Требования к надежности
Средний срок службы прибора не менее 5 лет.
Вероятность безотказной работы за 1000 часов должна быть не менее 0,8.
Требования к метрологическому обеспечению
Абсолютная погрешность прибора
.
цифровой вольтметр электрический интегрирование
Требования к безопасности
Источником опасности при эксплуатации и обслуживании системы является напряжение питающей сети. Все ремонтные мероприятия должны выполняться при отключенном питании сети. Персонал, работающий с прибором, должен ознакомиться с инструкцией по технике безопасности.
Категорически запрещается работа с прибором без заземления, со снятым кожухом, установка и использование вместо сетевых предохранителей различного рода проволочных перемычек, включение прибора при наличии внешних неисправностей.
Подключение и отключение цифрового вольтметра необходимо выполнять только при отключении силовых цепей, приняв меры против случайного включения.
Корпус пульта должен быть приспособлен для заземления по ГОСТ 12.2.007-0-75 и ГОСТ 21.130-75.
Защита воздействия от электромагнитных полей должна соответствовать ГОСТ 12.1.006-84.
Конструкция устройства должна отвечать требованиям, изложенным в «Правилах эксплуатации электроустановок», утвержденных Главгосэнергонадзором, ГОСТ 12.2 003-74, ГОСТ 12.2.070-75.
Требования по эргономике и технической эстетике
Художественно-конструкторское оформление системы должно соответствовать современным требованиям технической эстетики и инженерной психологии в соответствии с ГОСТ 12.2.03-74 и ГОСТ 12.2.032-78. Эргономические требования по ГОСТ 12.2.049-80 и ГОСТ 12.2.032-78.
Требования по уровню шума должны соответствовать ГОСТ 12.1.003-76.
Требования к микроклимату должны соответствовать ГОСТ 12.1.005. - 88.
Требования к освещению должны соответствовать требованиям к общей системе.
Покрытие наружной поверхности должно быть однородной по оттенкам, при этом не иметь подтеков и других дефектов, снижающих качество и ухудшающих внешний вид устройства.
Требования к патентной частоте
Цифровой вольтметр должен обладать патентной частотой по СНГ.
Требования к утечке информации
Каждое измерение должно быть самостоятельным и законченным, и, следовательно, требования по защите от утечки информации не предъявляются.
Требования к техническому обеспечению
Устройство должно эксплуатироваться в условиях промышленных предприятий при предельных значениях эксплуатационных характеристик.
Требования к информационному обеспечению
Прибор должен быть обеспечен техническим описанием, паспортом и инструкцией по применению.
Требования к организационному обеспечению
Система должна эксплуатироваться квалифицированным персоналом, ознакомленным с инструкцией по эксплуатации, прошедшим инструктаж по технике безопасности и получившим допуск к работе с системой.
Требования к составу и содержанию работ по подготовке прибора работе
Для обслуживания прибора должно быть достаточно оператора, работающего на щите управления приборами.
Перед началом работы убедиться в отсутствии внешних повреждений, механической работоспособности органов управления; поместить на сутки в сухое отапливаемое помещение.
Изучить паспорт, ознакомиться со схемой и конструкцией прибора. Проверить соответствие предохранителей их номиналам.
Соединить клемму «заземление» на задней панели с заземлением рабочего места.
Включить сетевой шнур прибора в сеть 220В или соединить аккумулятор с соответствующим разъемом на задней панели пульта.
Установить тумблер «Питание» на задней панели пульта в положение «ВКЛ».
Прогреть прибор в течение 5 минут.
3. Разработка схемы устройства
3.1 Разработка структурной схемы устройства
цифровой вольтметр электрический интегрирование
Схема электрическая структурная (см. приложение ФИРЭ.ИИТ.КП.607433 Э1) отображает принцип работы устройства измерения в общем виде. На схеме изображают все основные структурные части проектируемого устройства, а также основные взаимосвязи между ними.
В структуру цифрового вольтметра входят:
управляющие ключи SW1 - SW4
интегратор
триггер Шмитта, выполненный на компараторе
генератор
счетчики
регистры и дешифратор с цифровым индикатором.
В исходном состоянии ключи SW1 и SW2 разомкнуты, а SW3 - замкнут, что обеспечивает нулевое выходное напряжение на выходе интегратора. На выходе компаратора логический нуль, который закрывает стробирующий элемент «И», в результате чего импульсы с выхода генератора GN на счетчик на проходят. Преобразование начинается с подачи на вход «Start» схемы единичного импульса
Интегратор производит интегрирование входного Uвх и опорного U напряжения.
Компаратор выполнен так, что когда выходное напряжение с интегратора, реализованного на операционном усилителе, равно нулю, то на его выходе устанавливается уровень логического нуля. Если выходное напряжение интегратора меньше нуля, то на выходе компаратора устанавливается логическая единица.
Интегрирование входного напряжения прекращается сигналом переноса P счетчика.
3.2 Разработка функциональной схемы устройства
На схеме электрической функциональной (см. приложение ФИРЭ.ИИТ.КП.
607433 Э2) изображены функциональные части измерительной системы (элементы, устройства, функциональные группы) и связи между ними.
Согласно алгоритму работы аналого-цифрового преобразователя интегрирующего типа процесс измерения происходит в три последовательных стадии:
1 стадия (начальное состояние) - Ключи SW1 и SW2 закрыты, а ключ SW3 - открыт. Переход на стадию 2 происходит при наличии на входе START высокого уровня сигнала.
2 стадия (стадия интеграции TИНТ) - Ключ SW1 открыт, а ключи SW2 и SW3 закрыты. Переход на стадию 3 происходит при наличии на выходе P (перенос) высокого уровня сигнала.
3 стадия (стадия интеграции tИНТ) - Ключ SW2 открыт, а ключи SW1 и SW3 закрыты. Переход на стадию 1 происходит при наличии на выходе компаратора низкого уровня сигнала.
Для управления ключами SW1 и SW2 используется триггер Т1. Состояние его информационных выходов исключают возможность включения сразу двух ключей SW1 и SW2, но так как на одном из двух выходах триггера Т1 всегда присутствует логическая единица, то необходимо с помощью логических элементов И заблокировать прохождение дальше сигнала - на вход инвертора.
Для расшунтировки интегратора И (ключ SW3 в открытом состоянии) необходимо сбросить триггер T2 и наоборот для шунтирования интегратора записываем триггер Т2 в логическую единицу.
При включении питания цифрового вольтметра формируется логический сигнал аппаратного сброса RESET, который сбрасывает триггер T2 и тем самым запускает процесс измерения.
Установка триггера Т2 происходит при установки триггера выходным сигналом компаратора. Чтобы при сбросе триггера Т2 автоматически не установился еще не сформировавшимся выходным сигналом компаратора, его необходимо блокировать сигналом, который был активным в момент сброса триггера и неактивным в момент реальной установки триггера Т2.
В схеме используются двоично-десятичные счетчики, которые упрощают преобразования кода измеренного сигнала в цифровые значения, что соответственно ведет к упрощению схемы. Двоично-десятичные счетчики подключены каскадно и последовательно друг другу, то есть переполнение одного счетчика является тактом старшего двоично-десятичного счетчика.
В момент счета ТИНТ двоично-десятичные счетчики производят счет до переполнения в этот момент растет выходное напряжение интегратора до напряжении Uвх. По окончанию счета на выходе счетчика Сч3 формируется сигнал переполнения, который поступает на тактовый вход триггера Т1 и производит переключения состояния с логическое единицы в логический нуль. Тем самым закрывает транзистор VT1 или VT2 и открывает транзистор VT3. На вход интегратора поступает напряжение - Uвх, который уменьшает выходное напряжение интегратора до нуля.
При выходном напряжении интегратора 0 В переключает свое состояние компаратор и на его выходе формируется логический нуль. Нулевой сигнал Интегратора устанавливает триггер Т2, что приводит к шунтированию интегратора И. Прекращается счет счетчиков Сч1 - Сч3, а его выходные значения записываются в регистры RG1 - RG3, после окончания записи происходит сброс счетчиков и сброса триггера Т2.
По окончанию счета выходные значения счетчика записываются в регистры декад и хранятся в них до нового значения счетчиков.
3.3 Разработка принципиальной электрической схемы устройства
В приложении представлена схема электрическая принципиальная цифрового вольтметра (см. приложение ФИРЭ.ИИТ.КП.607433 Э3).
Расчет входного делителя
Сопротивление входного делителя и входное сопротивление прибора
должны быть не менее 2,5 МОм.
1. Определим сопротивление входного делителя
Допустим, что входное сопротивление R1+R2+R3=107Ом.
Тогда ток, протекаемый через делитель
.
Допустим, что входное напряжение инструментального усилителя не
более Uвх=1 В, тогда
.
Принимаем сопротивление R2 - 1 МОм.
Определим сопротивления R1 и R3. Допустим, что сопротивления R1=R3,
тогда
,
Принимаем сопротивление R1 и R2 - 4,7 МОм.
Таким образом, входное сопротивление цифрового прибора
.
2. Уточним максимальное входное напряжение инструментального усилителя.
Уточним значение входное напряжение
.
Расчет инструментального усилителя
Измерительные усилители обладают следующими особенностями:
- вход - дифференциальный, с высоким входным сопротивлением;
- стабильный коэффициент усиления;
- высокая равномерность АЧХ в заданной полосе частот (обычно от 0 Гц);
- высокая линейность амплитудной характеристики;
- низкий уровень шума.
Отметим, что для измерительных усилителей стабилизация режима важна не только для их функционирования в линейном режиме, но и по той причине, что их частотный диапазон начинается от 0 Гц, и нестабильность, например, выходного напряжения будет проявляться как погрешность. Поэтому к измерительным усилителям, равно как и к другим с частотным диапазоном от 0 Гц, предъявляются более жёсткие требования по стабилизации режима, чем к другим усилителям.
Применение дифференциального входа с двухпроводной линией для входного сигнала обеспечивает подавление синфазной сетевой наводки.
Рассчитаем измерительный усилитель на основе операционного усилителя, предназначенный для усиления разностного сигнала с диагонали моста, в одно из плеч которого включен диод, и оценим величину синфазной помехи на выходе усилителя, учитывая разброс номиналов резисторов схемы.
Для обеспечения устойчивой работы выходных устройств коэффициент усиления должен изменяться в пределах 30ч50. Входное сопротивление Rвх?50 кОм.
Принимается ОУ типа К140УД8 с полевыми транзисторами на входе. Это позволит уменьшить погрешность, вызванную разностным входным током.
Синфазный сигнал
.
Примем выходное максимальное напряжение измерительного усилителя
Uвых.max=10 В,
тогда определим коэффициент усиления измерительного усилителя
Коэффициент передачи первого из усилителей:
(1)
при условии .
Дополнительно при условии R5=R6 и R7=R9 выражение (1) упрощается:
Принимаем сопротивления
R5=R7=20 кОм.
Принимаем сопротивления
R6=R8=R9=R10=20 кОм.
Тогда определим сопротивление R4
.
Принимаем значение сопротивления резистор R4 из ряда Е24
равным 2000 Ом5%.
Уточняем коэффициент усиления
.
Уточняем максимальное выходное напряжение
.
Коэффициент ослабления синфазного сигнала Kоссф усилителя при Ku=21
Выбранному операционному усилителю типа К140УД8 соответствует справочное значение коэффициента ослабления синфазного сигнала Коссф=105.
Так как справочное значение коэффициента ослабления синфазного сигнала усилителя во много раз больше расчетного, то влияние неидентичности параметров резисторов в схеме проявляется значительно сильнее, чем неодинаковость параметров плеч.
Выходное напряжение синфазной ошибки при максимальном коэффициенте усиления схемы
.
Действительная ошибка измерения равна
Погрешность удовлетворяет помехозащищенности полезного сигнала.
Расчет инвертирующего усилителя
Измеряемый сигнал может иметь разную полярность напряжения, поэтому целесообразно аппаратным способом определить знак сигнала. Для этого в схеме используется компаратор DA6 типа 521CA5. Особенность данного компаратора является наличие стробирующего сигнала STB и два логических выхода: прямой и инвертирующий выходы.
Исходя из особенности работы компараторов, необходимо принять во внимание, что компаратор DA8 может правильно выполнять свои функции только про одно полярности сигнала на входе инвертора. Поэтому следует принять, что на вход инвертора подавать модуль измеряемого сигнала.
В схеме с помощью компаратора знака DA6, инвертирующего сумматора DA5 и транзисторов VT1 и VT2 реализуется схема определения знака и преобразование измеряемого сигнала в модуль его значения.
Инвертирующий сумматор DA5 с коэффициентом усиления 1 преобразуем знак измеряемого сигнала. Управляя транзисторами VT1 и VT2 подаем на вход интегратора неинвертированный или инвертированный сигнал. Управление транзисторами выполняется с помощью компаратора DA6, который определяет знак сигнала.
Таким образом, на входе интегратора, выполненного на операционном усилители DA7, будет всегда сигнал с одним и тем же знаком полярности.
Допустим сопротивления R13 и R16 - 10 кОм.
Расчет интегратора
Время измерения не более 0,5 с.
Максимальная частота счетчика - 3 МГц.
Предварительный расчет времени интегрирования
.
2. Расчет генератора тактовой частоты
Согласно рекомендациям производителя микросхемы КР1006ВИ1 принимаем емкость конденсатора С4=1 мкФ.
Выбираем конденсатор С4 типа К10-79-50 В-1 мкФ5%.
Примем, что TИНТ=t1+t2=10-4 с; t1=t2=510-5 c.
Примем значение емкости конденсатора из ряда Е24 С2=4,7 нФ, тогда определим сопротивление R23
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R23=15 кОм.
Выбираем конденсатор С2 типа К10-79-50 В - 4,7 нФ5%.
Тогда время t2
t2=0,693R23C2=0,693150004,710-9=4,8910-5 c
Определим время t1
t1=t-t2=10-5-4,8910-5=5,1110-5 c.
Определим сопротивление резистора R17
.
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R22=15 кОм.
Выбираем резисторы R22 и R23 типа P1-12-0,25-15кОм5%.
Определим уточненное значение частоты
Таким образом, расчетное значение частоты соответствует заданным.
3. Расчет параметров и элементов интегратора
Уточненный период интегрирования
.
Допустим сопротивление резистора R19 = 10 кОм, тогда
.
Выбираем конденсатор С2 типа К10-79-50 В - 3,3 нФ5%.
4. Расчет параметров и элементов компаратора
Напряжение срабатывания
Uп=0 В.
Выбираем резистор R21 типа P1-12-0,0625-20кОм5%.
5. Расчет генератора тактовой частоты для индикации
Примем, что TИНТ=t1+t2=0,005 с; t1=t2=0,0025 c.
Примем значение емкости конденсатора из ряда Е24 С3=4,7 мкФ, тогда определим сопротивление R25
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R25=75 кОм.
Выбираем конденсатор С2 типа К10-79-50 В - 4,7 нФ5%.
Тогда время t2
t1=0,693R25C3=0,693750004,710-9=0,00244 c
Допустим, что полупериод t2=t1
t=t1+t2=0,00244+0,00244=0,00488 c.
Определим уточненное значение частоты
Выбираем резисторы R25 и R24 типа P1-12-0,25-75кОм5%.
6. Расчет времязапускающей цепи
Для запуска всей схемы используется времязадающая цепь, которая формируют кратковременный сигнал сброса RESET. Примем длительность активного сигнала сброса T=5•10-5 с.
Примем значение емкости конденсатора из ряда Е24 С6=4,7 нФ, тогда определим сопротивление R25
Принимаем значение сопротивления резистора из ряда Е24 R26=1,5 кОм.
Выбираем конденсатор С6 типа К10-79-50 В - 4,7 нФ5%.
Выбор и расчет индикатора
1. Выбор светодиодного индикатора
Для индикации требуется три 7-сегментных индикатора с дробной точкой и один индикатор для отображения знака. Выбираем 7-сегментные индикаторы типа АЛС324А.
2. Сопротивления нагрузки для светодиодов
Рассчитаем сопротивления резисторов R27-R34.
.
Выбираем резисторы R27 - R34 типа P1-12-0,25-680 Ом5%.
Суммарный максимальный ток выхода одного сегмента
.
Для коммутации общего катода 7-сегментного индикатора используем полевой транзистор типа КП921А.
Заключение
В курсовой работе была разработана структурная электрическая схема цифрового вольтметра с двойным интегрированием. В структурной схеме не было разработана система управления.
На базе структурной электрической схемы устройства разработали более детальную функциональную электрическую схему, где были рассмотрена система управления цифровым вольтметром и описаны ее основные функции.
Согласно функциональной схемы разработали принципиальную электрическую схему цифрового вольтметра с двойным интегрированием. При разработке принципиальной электрической схемы использовались элементы аналоговой и цифровой техники, которые максимально в полном объеме выполняли функции устройства.
Список используемой литературы
1. Раннев Г.Г. Информационно-измерительная техника и технологии, - М.: Высшая школа, 2002 г.;
2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника, - М.: Высшая школа, 1991 г.;
3. Электронная версия конспекта «Электроника и микропроцессорная техника. Ч2. каф. ИСИТ.
4. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок.
5. ГОСТ 14014-91 «Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний».
6. ГОСТ 9181-74 «Приборы электроизмерительные. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение».
7. ГОСТ Р 51350-99 «Безопасность электрических контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования. Часть 1. Общие требования».
8. ГОСТ Р 51317.4.11-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжений электропитания. Требования и методы испытаний».
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Методы измерения тока и напряжения. Проектирование цифрового измерителя мощности постоянного тока. Выбор элементной базы устройства согласно схеме электрической принципиальной, способа установки элементов. Расчет экономической эффективности устройства.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.07.2011Принципы измерения напряжения посредством аналоговых электронных вольтметров. Описание структурной схемы цифрового вольтметра постоянного тока. Понятие об амплитудном значении напряжения. Особенности использования амплитудных детекторов в вольтметрах.
контрольная работа [404,7 K], добавлен 08.07.2014Проектирование измерительных приборов. Параметры цифрового вольтметра. Принцип время-импульсного преобразования. Области применения микроконтроллеров. Алгоритм приложения для цифрового милливольтметра постоянного тока. Сборка элементов на печатной плате.
дипломная работа [891,7 K], добавлен 17.06.2013Структурная схема цифрового вольтметра, расчет основных параметров. Хараткеристика входного устройства для усиления напряжения, электронного переключателя, компаратора и интегратора. Схема индикации и временного селектора. Расчет погрешности вольтметра.
курсовая работа [511,5 K], добавлен 06.05.2011Проектирование функциональной и принципиальной схем цифрового вольтметра. Выбор устройства управления (микроконтроллера), источника и инвертора напряжения, индикаторов. Функции и структура управляющей программы, ее алгоритм и глобальные переменные.
курсовая работа [84,8 K], добавлен 14.03.2014Статистическая обработка результатов измерений. Погрешности электроизмерительных приборов. Цифровые вольтметры двухтактного интегрирования, с частотным преобразованием. Виды разверток электронного осциллографа. Анализаторы спектра параллельного действия.
курс лекций [1,5 M], добавлен 19.01.2016Характеристика электромеханических приборов для измерения постоянного, переменного тока и напряжения. Их конструкция, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки. Определение и классификация электронных вольтметров, схемы приборов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.03.2010Схема ключевого преобразователя напряжения с импульсным трансформатором. Регулировка напряжения и тока через нагрузку. Схема управления обмотками трансформатора. Комплексный расчет однокаскадный параметрический стабилизатор напряжения постоянного тока.
курсовая работа [959,9 K], добавлен 28.04.2014Расчет однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром. Определение коэффициента трансформации и величины индуктивности. Выбор сердечника и вычисление числа витков дросселя. Емкость алюминиевого электролитического конденсатора.
курсовая работа [317,9 K], добавлен 07.08.2013Расчет режима цепи до коммутации. Определение корней характеристического уравнения. Начальные условия для тока в индуктивности. Оценка продолжительности переходного процесса. Графики токов в электрической цепи, напряжения на ёмкости и индуктивности.
курсовая работа [737,0 K], добавлен 25.12.2014