Проектирование цифрового измерителя температуры

Табл.1.3. Специальные адреса I2C

Биты [7:1]	Бит [0]	Назначение
0000000	0	General call address -- адрес общего вызова
0000000	1	Start -- начало активного обмена
0000001	X	Адрес устройства шины CBUS (для совместимости)
0000010	Х	Адрес для устройств иных шин
0000011	Х	Зарезервировано
00001ХХ	Х	Код ведущего устройства режима Hs
11111ХХ	Х	Зарезервировано
11110ХХ	Х	Признак 10-битовой адресации.

На вышеописанной физической основе строится протокол обмена данными. Каждое ведомое устройство имеет свой уникальный адрес. В начале любой передачи ведущее устройство после условия S или Sr посылает адрес ведомого устройства или специальный адрес (табл.1.3). Ведомое устройство, опознавшее свой адрес после условия Start, становится выбранным; оно обязано ответить подтверждением на адрес и последующие сигналы со стороны ведущего устройства, до получения условия Р или Sr. В первоначальном варианте интерфейса разрядность адреса устройства составляла 7 бит, впоследствии был введен и режим 10-битной адресации, совместимый с 7-битной. На одной шине могут присутствовать устройства и с 7-битной, и 10-битной адресацией.

Таким образом, мы рассмотрели основные интерфейсы, использование которых предполагается в данном устройстве. Отметим, что в ТЗ не ставилась задача детальной проработки программной реализации интерфейсов. Поэтому мы ограничиваемся приведенной здесь информацией.

3.4 Разработка принципиальной электрической схемы

Принципиальная электрическая схема изображена на чертеже МИЭМ. 461556.001 Э3 «Цифровой измеритель температуры. Схема электрическая принципиальная». Она составлена на основе структурной схемы и изложенных выше общих принципов работы устройства. Рассмотрим подробно принцип её функционирования с описанием текущих в схеме процессов.

Узел питания цифрового измерителя температуры. Как было оговорено выше, источник питания цифрового измерителя состоит, по сути, из двух независимых модулей. Модуль питания аналоговой части имеет в своем составе понижающий трансформатор Т1 с двумя выходными обмотками, имеющими общую точку. Это необходимо для построения двухполярного источника питания, требуемого для аналоговой части измерителя. Напряжение с обмоток поступает на однополупериодные выпрямители на диодах VD1 и VD2. Пульсации тока, текущего через эти диоды, сглаживаются электролитическими конденсаторами С1 и С2 (2200 мкФ), причем в силу малого токопотребления аналоговой части напряжение на них почти постоянно и примерно равно амплитудному значению (около ± 12 В). Для получения требуемых напряжений (относительно средней точки вторичных обмоток) используются интегральные стабилизаторы DA1, DA3, на выходе которых установлены фильтрующие электролитические конденсаторы небольшой емкости (50 мкФ). Они необходимы для уменьшения пульсаций тока, текущего через интегральные стабилизаторы при быстротекущих переходных процессах.

На выходе узла питания аналоговой части имеем напряжение, равное ± 5 В. Т.к. потребление аналоговой части измерителя мало, то тепловыделением на интегральных стабилизаторах можно пренебречь, и они монтируются без радиаторов.

Узел питания цифровой части измерителя включает в себя понижающий трансформатор Т2 с одной вторичной обмоткой. Напряжение на ней составляет 7 В (эфф.). После трансформации напряжение поступает на выпрямительный мост VD3, выполненный по схеме Греца в интегральном исполнении. Этот мост двуполупериодный. Использовать однополупериодный мост не представляется возможным, т.к. потребление цифровой части по предварительным оценкам составляет около 0,5 А. Это требует использования обоих периодов выпрямляемого напряжения.

После выпрямления напряжение поступает на фильтрующую емкость С5, подавляющую пульсации до приемлемого уровня, после чего имеет уровень постоянной составляющей около +7 В. Интегральный стабилизатор DA2 уменьшает это напряжение до +5 В. При этом максимальное тепловыделение на интегральном стабилизаторе DA2 составит 1 Вт. Эта мощность, согласно технической документации на КР142ЕН5А, может быть рассеяна без использования радиатора.

Напряжения, полученные в узле питания цифрового измерителя, обеспечивают работу всех его элементов. Цифровая и аналоговая земли не объединяются, что было обосновано выше. Данная информация указана на чертеже МИЭМ. 461556.001 Э3 «Цифровой измеритель температуры. Схема электрическая принципиальная» в разделе технических требований.

Функционирование аналоговой части цифрового измерителя. Назначением аналоговой части измерителя температуры является усиление напряжения, поступающего с термопары до уровня, достаточного для оцифровки АЦП и обеспечения заданной точности измерения. Рассмотрим принципы её функционирования.

Аналоговая часть измерителя тока состоит из двух усилительных каскадов на операционных усилителях. Операционный усилитель DA4 охвачен обратной связью из резисторов R1 и R2; операционный усилитель DA5 -- R3 и R4. Резистор R4 -- переменный, используется при настройке усилительного каскада. Рассчитаем их номинальные сопротивления. Для этого определим необходимый коэффициент усиления для всего каскада.

Напряжение на выходе операционного усилителя, согласно приведенным выше сведениям из техдокументации, составляет ± 4,8 В. Пусть при постоянной разности температур горячего спая и холодного спая, равной 850 0С, напряжение на выходе каскада равно 4,7 В (все, что больше -- тепловая перегрузка выносного датчика по температуре с соответствующей индикацией). При 850 0С напряжение, формируемое термопарой, составляет около 8,5 мВ. Отсюда требуемый коэффициент усиления составляет около 553. Пусть коэффициент усиления первого каскада равен 50, тогда коэффициент усиления второго каскада должен быть около 11.

Зададим значения сопротивлений R1 = 1 кОм, R2 = 50 кОм. Положим, что коэффициент усиления второго каскада равен 15. Зададим R3 = 10 кОм, R4 = 150 кОм. Это позволит регулировать коэффициент усиления аналоговой части в интервале от 50 до 750.

Компенсация дрейфа нуля, предусмотренная в операционных усилителях выбранной марки, обеспечит стабильность усиления и минимальные искажения.

Схема включения фазокорректирующих конденсаторов и их номинальная емкость взяты из технической документации на операционные усилители. Отметим, что при выполнении моделирования необходимо учитывать влияние фазокорректирующих конденсаторов на АЧХ и ФЧХ операционного усилителя без обратной связи.

Усилительные каскады, собранные на базе операционных усилителей, -- инвертирующие. На вход аналоговой части измерителя напряжение поступает непосредственно с термопары. Усилительные каскады имеют двухполярное питание и общую аналоговую землю.

Включение цифрового датчика температуры. Цифровой датчик DS1621 включается в соответствии со схемой, рекомендованной в техдокументации. Обмен между микроконтроллером и датчиком идет в соответствии с протоколом I2C, рассмотренным выше. Микроконтроллер является ведущим, термодатчик -- ведомым. Т.к. в данном случае у нас на шине имеется лишь одно ведомое устройство, то в принципе не важно, какой адрес ему присвоен. Мы присвоим ему адрес 000 (выводы А0, А1 и А2 подключены на землю). К датчику подводятся питание и цифровая земля.

В соответствии со сведениями, изложенными выше, информационные линии шины I2C подтянуты резисторами R8 и R9 на шину питания (порты Р3.Х микроконтроллера являются открытыми и требуют подтяжки на напряжение питания). Вывод термостатирования TOUT не используется, и в данной схеме не подключен. Термодатчик DS1621 по технической документации не требует дополнительных внешних элементов.

Алгоритм функционирования ведомого устройства (термодатчика) на шине I2C реализован аппаратно; алгоритм функционирования ведущего устройства должен задаваться программно при прошивке микроконтроллера. Разработка программной реализации алгоритма функционирования микроконтроллера AT89C52 выходит за рамки ТЗ на дипломный проект и здесь не рассматривается.

При разработке конструкции устройства следует иметь в виду, что цифровой термодатчик устанавливается не на плате, а отдельно, на уголке вместе с холодным спаем термопары, который монтируется внутри корпуса на его стенке.

Включение преобразователя уровня. Для преобразователя уровня MAX232CPE использована схема подключения из его технической документации, номиналы емкостей взяты оттуда же. Он преобразует логические ТТЛ-уровни в напряжения, воспринимаемые, например, СОМ-портом компьютера. Протокол обмена данными с персональным компьютером -- RS232 в соответствии с ТЗ на дипломное проектирование. Отметим, что схема предусматривает двунаправленный обмен с ответной частью.

Т.к. в используемой микросхеме имеется пара дуальных каналов передачи, то в схеме будет задействована лишь её часть. Неиспользуемые выводы при монтаже не подключаются.

Микроконтроллер AT89C52 имеет аппаратно реализованный последовательный приемопередатчик. Для высылки единичного бита через RS-232 достаточно записать его в ячейку с задаваемым техдокументацией адресом. Поэтому при разработке программы для прошивки микроконтроллера проработка последовательного приема и передачи не требуется. Внимание следует обратить на скорости передачи данных. По ТЗ должна быть предусмотрена только односторонняя передача данных на персональный компьютер.

Модуль отображения информации строится на основе регистров. В нашем устройстве их три. Как отмечалось выше, регистры служат для обеспечения отображения информации, заданной микроконтроллером AT89C52 в статическом режиме. Ко входам каждого регистра подключено восемь информационных линий (семь сегментов и десятичная точка на индикаторе). Каждый регистр имеет управляющий вход С (динамический, по фронту). Микроконтроллер последовательно выставляет на информационных линиях высокие или низкие уровни напряжения, а затем посылает на данный регистр команду на запись. На выходах регистра появляются напряжения, соответствующие той или иной цифре. Они формируют ток через сегменты светодиодного индикатора, ограничиваемый балластными резисторами. Так происходит процесс смены и удержания информации на светодиодных индикаторах.

Функционирование АЦП AD7892AN-1. Аналого-цифровой преобразователь предназначен для оцифровки значений напряжения на выходе аналогового каскада. АЦП имеет 12 информационных выходов и три управляющих вывода. С их помощью осуществляется передача данных на микроконтроллер и управление процессом оцифровки.

Аналоговый сигнал, подлежащий оцифровке, подается одновременно на пару входов VIN1 и VIN2. Такое включение определяет, что значение аналогового напряжения лежит в интервале от -5 до +5 В.

Вход STANBY задет режим работы. Согласно технической документации, на него следует подавать напряжение питания.

Вывод REF может быть как входом, так и выходом. Он служит для подключения внешнего источника опорного напряжения. Мы его не используем. В этом случае, в соответствии с техдокументацией на АЦП, его подключают к аналоговой земле через конденсатор емкостью 0,1 мкФ, что и отображено на чертеже МИЭМ.461556.001 Э3 «Цифровой измеритель температуры. Схема электрическая принципиальная».

Аналоговая земля AGND соединяется с общим проводом узла питания аналоговой части измерителя.

На вход MODE, задающий режим передачи оцифрованной информации, подают напряжение питания (+ 5 В), что соответствует параллельной передаче.

CS -- вход, уровень сигнала на котором определяет выбор АЦП и активацию его для работы. Если микросхема не активирована, она находится в энергосберегающем режиме, цифровые выходы переведены в третье состояние. В соответствии с технической документацией его подключим на цифровую землю.

CONVST -- динамический вход. Перепад напряжения на нем с низкого до высокого уровня инициирует начало цикла оцифровки.

EOC -- выход, сигнал на котором указывает на окончание процесса аналого-цифрового преобразователя. По окончании преобразования на этом выводе АЦП формирует импульс длительностью 100 нс (по техдокументации на АЦП).

RD -- вход. После того, как АЦП выдал импульс окончания преобразования, управляющее им устройство (микроконтроллер) выставляет на этом входе низкий уровень сигнала. После этого АЦП устанавливает на цифровых информационных выходах код, соответствующий оцифрованному значению аналогового сигнала.

Выводы CONVST, EOC, RD используются для управления процессом оцифровки. Алгоритм обмена сигналами управления и контроля, а также информационными данными между контроллером и АЦП должен быть реализован программно (выходит за рамки ТЗ на дипломный проект и в пояснительной записке не рассматривается).

Включение AT89C52. Микроконтроллер является главным вычислительным устройством цифрового измерителя. Его назначение заключается в том, что он формирует управляющие и контрольные сигналы, а также выполняет отсчет временных интервалов, через которые осуществляется оцифровка, и управляет индикаторами. Это его внешняя функция. Внутренней функцией является математическая обработка результатов оцифровки сигналов с аналогового каскада измерителя, вычисление текущего значения температуры, формирование данных для выдачи через интерфейс RS-232. Алгоритм его функционирования описан в разделе 7 специальной части.

Микроконтроллер включается в схему в соответствии с назначением его выводов. При подаче электропитания на устройство конденсатор С11 разряжен, что обеспечивает первичный сброс микроконтроллера и является исходной точкой заложенной в него программы. По мере зарядки конденсатора на нем падает все большее напряжение, и вход RST (сброс) оказывается подтянутым на землю.

К выводам ХТ1 и ХТ2 подключается кварцевый резонатор, задающий скорость функционирования и временные соотношения в микроконтроллере, и, соответственно, для всех управляемых ими элементов. В данном случае предполагается использовать кварцевый резонатор на 24 МГц. Это номинальная частота тактирования для AT89C52.

Принципы, изложенные в данном разделе работы, являются основой построения принципиальной электрической схемы, изображенной на чертеже МИЭМ. 461556.001 Э3 «Цифровой измеритель температуры. Схема электрическая принципиальная».

4. Разработка схемы подключения

Схема подключения разрабатывается на основе принципиальной схемы и должна, по ГОСТ 2.701-84, указывать внешние подключения изделия. Она используется при монтаже и эксплуатации изготовленного изделия. В данном случае неправильное включение измерителя в цепь может привести к повреждению смонтированных в нем электрических цепей (в особенности -- интерфейса RS-232); поэтому важно, чтобы подключение выполнялось правильно.

Выносной термодатчик (горячий спай) подключается к устройству при помощи медных проводов без дополнительных разъемов. Это обусловлено тем, что формируемые теропарой сигналы имеют очень низкий уровень, и любые дополнительные контакты в цепи их протекания могут приводить к дополнительным погрешностям, что недопустимо.

Разработанная схема подключения имеет вид, изображенный на чертеже МИЭМ.461556.001 Э5 «Цифровой измеритель температуры. Схема подключения». Схема выполнена по ГОСТ 2.701-84, а также с использованием информации, приведенной в [5].

Особенности подключения устройства к внешним цепям перечислены ниже.

Горячий спай подключается к остальной схеме без промежуточных разъемов проводом МГТФ 0,075 мм2, помещенным в экранирующую оплетку.

Не допускается «горячее» подключение и отключение интерфейсного кабеля RS-232.

5. Выработка рекомендаций по конструированию

Рекомендации по конструированию разрабатываются с учетом назначения изделия, требований по стойкости к внешним воздействиям и т.д. Согласно ГОСТ В 15.213-89 «Руководящие указания по конструированию. Общие положения», разрабатываемые рекомендации по конструированию должны содержать приводимые ниже разделы. Отметим, что положения рекомендаций по конструированию даны без обоснования, поскольку естественным образом вытекают из общей теории конструирования, соображений удобства эксплуатации и ремонта, эргономики и т.д.

Общие требования. В этом разделе приводятся общие требования к конструкции цифрового измерителя температуры (ЦИТ).

Конструкция ЦИТ должна отвечать требованиям прочности, стойкости к внешним воздействиям и жесткости условий эксплуатации, предъявляемым к устройствам, используемым на производстве и в лабораторных условиях.

Корпус ЦИТ должен обеспечивать уровень защиты от внешней среды не ниже IP41 (защита от прикосновения к активным или подвижным частям устройства любым предметом диаметром более 1 мм, предмет диаметром более 1 мм не может попасть внутрь; защита от вертикально падающих капель воды).

Конструкция устройства и входящего в его состав печатного узла должна обеспечивать помехозащищенность особо чувствительных цепей аналоговой части.

Интегральные компоненты, входящие в состав ЦИТ, и имеющие более трех выводов, должны устанавливаться на печатную плату через панель с соответствующим числом контактов. Это позволит оперативно заменять микросхемы при поиске неисправности, а также перепрограммировать микроконтроллер без его выпайки из платы (см. ниже).

Конструкция ЦИТ должна обеспечивать соблюдение допустимых температурных режимов для всех электрорадиоэлементов.

Конструкция ЦИТ должна обеспечивать безопасность его эксплуатации.

Конструкция ЦИТ должна обеспечивать удобство установки, подключения внешних кабелей и проводов, а также эргономичную индикацию измеряемого значения температуры.

Конструкция ЦИТ должна предполагать широкое использование стандартных, унифицированных деталей.

На корпус ЦИТ должны быть нанесены обозначения, указывающие назначение органов управления и индикации.

Конструкция ЦИТ должна исключать возможность ошибочного подключения.

Дополнительные и специальные требования, обусловленные спецификой разрабатываемого устройства.

Конструкция ЦИТ и его принципиальная электрическая схема должны обеспечивать развязку цифровой и аналоговой земли.

Индикатор должен обеспечивать комфортное наблюдение показателей в течение продолжительного времени при наличии достаточно яркого освещения.

Мероприятия по выполнению рекомендаций по конструированию. Выполнение требований к конструкции ЦИТ обеспечивается определенными мероприятиями и конструкторскими решениями.

Общие требования 1 и 2, указанные выше, реализуются использованием соответствующего корпуса для РЭА. Современные производители предлагают большое количество корпусов разных модификаций. Требование 3 той же группы реализуется путем использования специальных технических приемов для обеспечения ЭМС. Они рассмотрены в конструкторско-технологической части дипломного проекта.

Требование 4 выполняется в процессе сборки устройства. Требования 5 - 8, 10 обеспечиваются рациональностью конструкции измерителя, использованием стандартных конструктивных элементов и корпуса, а также соответствующих типов разъемов. Требование 9 обеспечивается в процессе сборки нанесением на корпус поясняющих надписей и обозначений.

Дополнительные и специальные требования. Требование 1 обеспечивается соответствующими схемотехническими решениями, использованными при разработке принципиальной электрической схемы измерителя; требование 2 -- установкой приемлемого токового режима светодиодов в сегментах индикатора и геометрическими размерами, обоснованными выше.

Таким образом, часть положений, вынесенных здесь как рекомендации по конструированию, уже реализована; оставшаяся часть требований удовлетворена при проработке конструкции устройства и печатной платы.

6. Моделирование функционирования аналоговой части измерителя температуры

Для оценки прохождения и возможных искажений сигналов в аналоговой части измерителя проведем моделирование. Исходными данными для моделирования является принципиальная электрическая схема и параметры её элементов, а также справочные характеристики операционных усилителей. Моделируемая схема и схема замещения показана на рис.1.9 и рис.1.10 соответственно.

При выборе элементной базы отмечалось, что коэффициент усиления ОУ ICL7650 на постоянном токе равен 5 000 000, а частота единичного усиления составляет 2 МГц. Частота среза АЧХ ОУ без обратной связи в этом случае равна fcp = 0,4 Гц.

Рис.1.9. Моделируемый фрагмент схемы (аналоговая часть цифрового измерителя тока)

Рис.1.10. Схема замещения фрагмента схемы на рис.1.9

Отметим, что указанные значения частот характерны для ОУ, к которому подключены фазокорректирующие конденсаторы по 0,1 мкФ. Поэтому правомерно использовать схему замещения, изображенную на рис.1.10.

При выполнении моделирования будем замещать операционные усилители моделями. Модель изображена на рис.1.11. Она взята с сайта http://spice.mitme.ru. Здесь входное и выходное сопротивления -- Rвх и Rвых, цепь R1C1 определяет частотные свойства ОУ. Входное и выходное сопротивления определяются по справочнику. E1 -- источник напряжения, управляемый напряжением на входном сопротивлении с коэффициентом 1. Источник E2 также управляется напряжением на конденсаторе С1 с коэффициентом, равным коэффициенту усиления на постоянном токе К.

Далее необходимо определить номинал сопротивления R1 и емкости С1 в модели. Из курса лекций по радиотехнике известно, что постоянная времени операционного усилителя, т.е. произведение R1C1, обратно пропорционально циклической граничной частоте ОУ, равной 2рfгр. Кроме того, граничная частота равна отношению частоты единичного усиления f1 к коэффициенту усиления на постоянном токе. В нашем случае граничная частота равна f1 = 0,4 Гц, соответственно постоянная времени цепи равна 0,4 с. Зададим сопротивление R1 равным 1 МОм, тогда емкость С1 равна 0,4 мкФ.

Значение входного и выходного сопротивлений определяются по справочнику. Для рассматриваемого типа ОУ имеем Rвх = 1 ТОм, Rвых = 20 Ом.



Рис.1.11. Макромодель операционного усилителя

Моделирование проведем для сигналов экспоненциальной формы. Расчет будем выполнять в программе WinSPICE 1.03. Она предполагает использование входного языка для ввода исходных данных и задания на моделирование [13]. Описание схем для обоих случаев будет одним и тем же, отличие будет состоять только в задании на моделирование. Согласно [13], при моделировании схемы замещения ОУ удобно заменять подсхемами, что и реализовано ниже.

Моделирование для экспоненциального нарастания температуры. В теории теплотехники показывается, что температура тела при постоянстве выделяемой мощности нарастает по экспоненте в интервале от текущего значения до некоторой величины, ограниченной тепловым сопротивлением между телом и окружающей средой. Пусть температура обоих спаев в начальный момент времени одинакова, т.е. разность равна нулю, а затем она нарастает по экспоненте с постоянной времени ф = 10 с до 850 0С, и, далее, начиная с 70 с, снижается до нулевого значения с той же постоянной времени. Промоделируем такой процесс.

Согласно выполненным выше расчетам и справочным данным, напряжение на выходе ОУ двухполярное и составляет ± 4,8 В, коэффициент усиления аналогового каскада составляет не более 750. Зададим его равным номинальному значению 550. С учетом ограниченности линейной части передаточной характеристики эти же значениями амплитуда входного экспоненциального сигнала не превысит 8,5 мВ.

Текст входного файла для введенной на рис.1.10 нумерации узлов схемы замещения приведен ниже (составлено согласно [13]; R1 = 1 кОм, R2 = 50 кОм, R3 = 10 кОм, R4 = 110 кОм для номинального значения коэффициента усиления аналоговой части).

weter

Vin 1 0 exp(0 0.0085 0 10 70 10)

R1 1 2 1000

R2 2 3 50000

R3 3 4 10000

R4 4 5 110000

X1 0 2 3 OPER

X2 0 4 5 OPER

SUBCKT OPER p n o

RIN p n 1E12

E1 1 0 p n 1

R1 1 2 1000000

C1 2 0 4E-7

E2 3 0 2 0 5E6

ROUT 3 o 20

ENDS

TRAN 1E-2 120 0

PLOT TRAN V(1)

PLOT TRAN V(5)

END

Результаты моделирования аналоговой части, усилителя при заданном входном сигнале показан в виде осциллограмм на рис.1.12 и рис.1.13. Из полученных зависимостей напряжения на входе и выходе усилительного каскада видно, что при таком режиме изменения разности температур спаев форма напряжения на выходе аналогового каскада соответствует динамике его изменения на входе.

Моделирование входного каскада для режима интенсивного нагрева. Отличие от предыдущего режима моделирования будет заключаться в малых постоянных времени нагрева и охлаждения (например, при нагреве в пламени газовой горелки или охлаждении в воде).

Рис.1.12. Осциллограмма входного экспоненциального сигнала

Рис.1.13. Осциллограмма сигнала на выходе аналоговой части

Пусть их значение равно ф = 1 с. Текст входного файла приведен ниже.

weter

Vin 1 0 exp(0 0.0085 0 1 7 1)

R1 1 2 1000

R2 2 3 50000

R3 3 4 10000

R4 4 5 110000

X1 0 2 3 OPER

X2 0 4 5 OPER

.SUBCKT OPER p n o

RIN p n 1E12

E1 1 0 p n 1

R1 1 2 1000000

C1 2 0 4E-7

E2 3 0 2 0 5E6

ROUT 3 o 20

ENDS

TRAN 1E-2 12 0

PLOT TRAN V(1)

PLOT TRAN V(5)

END

Результаты моделирования аналоговой части ЦИТ при заданном входном сигнале показаны в виде осциллограмм на рис.1.14 и рис.1.15. Из этих осциллограмм следует, что рассматриваемый усилительный каскад обеспечивает усиление сигнала без существенных искажений и при более быстрой смене, что и следовало ожидать, поскольку операционные усилители обладают существенно более высоким быстродействием.

Это позволяет говорить о том, что точность измерения температуры будет вполне приемлемой. Небольшое искажение будет наблюдаться только по фронтам при быстром изменении напряжении на входе аналогового каскада. Получение АЧХ усилительного каскада. АЧХ усилительного каскада интересно с той точки зрения, что она позволяет определить спектр частот, которые будут равномерно усиливаться аналоговой частью цифрового измерителя температуры.

Рис.1.14. Осциллограмма напряжения на входе усилительного каскада

Рис.1.15. Осциллограмма напряжения на выходе усилительного каскада

Для этого необходимо при помощи моделирования получить зависимость коэффициента усиления от частоты и найти такое её значение, с которой начинается спад коэффициента усиления.

Текст входного файла приведен ниже.

weter

Vin 1 0 AC 1

R1 1 2 1000

R2 2 3 50000

R3 3 4 10000

R4 4 5 110000

X1 0 2 3 OPER

X2 0 4 5 OPER

SUBCKT OPER p n o

RIN p n 1E12

E1 1 0 p n 1

R1 1 2 1000000

C1 2 0 4E-7

E2 3 0 2 0 5E6

ROUT 3 o 20

ENDS

AC DEC 100 1 1E6

PLOT AC VDB(5)

END

АЧХ усилительного каскада показана на рис.1.16, из которого видно, что спад характеристики начинается сразу после 2 кГц. Этого с избытком будет достаточно для использования аналогового каскада в составе проектируемого устройства.

Рис.1.16. АЧХ усилительного каскада (аналоговой части измерителя)

7. Разработка алгоритма функционирования микроконтроллера AT89C52

Рассмотрим алгоритм функционирования микроконтроллера, входящего в состав ЦИТ. Алгоритм мы будем разрабатывать на уровне его описания, т.к. по ТЗ на дипломное проектирование разработку программного обеспечения выполнять не требуется.

Включение устройства в сеть вызывает сброс микроконтроллера. После сброса начинает выполняться заложенная в него программа. Согласно ТЗ, время прогрева устройства не должно быть более 90 с. По первичным оценкам, необходимое время прогрева составляет 60 с. В течение этого времени микроконтроллер не выполняет никаких действий по управлению другими интегральными компонентами схемы, он выдает на семисегментные индикаторы информацию о текущем режиме -- прогреве -- в заданном виде, например, индицирует на экране три десятичных точки, или символы «ПРГ». После окончания прогрева на цифровом табло должно индицироваться текущее значение температуры, и система начинает работать в штатном режиме.

Управление АЦП осуществляется следующим образом. Выше было указано, что АЦП должно делать две выборки в секунду для обеспечения измерения температуры с требуемой частотой обновления информации. В данном случае микроконтроллер имеет достаточно внутренней памяти для хранения переменных и проведения расчетов. К используемым при вычислении температуры переменным можно отнести разность температур спаев и температуру холодного спая, суммирование которых дает искомый результат измерений. Кроме того, потребуется ряд вспомогательных переменных.

Алгоритм осуществления единичной выборки может быть представлен следующим образом. Когда внутренний счетчик отсчитывает необходимое количество импульсов (они задают временные интервалы при функционировании микроконтроллера), начинается новый цикл оцифровки. На входе CONVST АЦП формируется перепад из нуля в единицу, запускающий оцифровку. АЦП выполняет её, и по окончании процесса дает импульс длительностью 100 нс на выходе ЕОС. Он воспринимается микроконтроллером, который дает команду на вывод информации в виде параллельного кода, устанавливая на входе RD низкий уровень напряжения, и, после появления параллельного кода на выходах АЦП, устанавливает на входе RD высокий уровень напряжения. Последнее приводит к переходу информационных выводов АЦП в третье (высокоимпедансное) состояние. До перевода в это состояние микроконтроллер должен считать данные с информационных выводов АЦП.

Управление датчиком температуры осуществляется реализацией протокола I2C с последующей расшифровкой информации о температуре. Микроконтроллер является ведущим устройством, а датчик температуры -- ведомым; обмен данными между ними осуществляется по двум линиям (см. выше). Микроконтроллер считывает данные с частотой обновления информации о температуре.

В случае если абсолютная температура холодного спая, измеряемая интегральным датчиком, окажется больше предельно допустимого значения, например, 70 0С, микроконтроллер должен выдавать предупреждение о тепловой перегрузке устройства на экран и во внешнее устройство через интерфейс RS-232. В качестве сигнала о перегреве на семисегментный индикатор может выдаваться сочетание символов «ПР».

После дешифрирования нового значения разности температур, снятого с термопары, оно замещает старое в памяти микроконтроллера и используется при расчетах текущего значения температуры.

Работа через RS-232, как отмечалось выше, осуществляется при помощи аппаратно реализованных последовательных приемопередатчиков. Для вывода значения температуры необходимо побайтно передавать его в приемопередатчик, который передаст его в виде последовательного кода. Прием осуществляется в обратном порядке. Преобразователь уровней MAX232CPE не требует управления со стороны микроконтроллера, поэтому между ними имеются только информационные потоки, а управление отсутствует.

Индикация текущего значения температуры выполняется так, как было описано выше при рассмотрении принципиальной схемы в части работы семисегментных индикаторов. Ко входам каждого регистра подключено восемь информационных линий (семь сегментов и десятичная точка на индикаторе). Каждый регистр имеет управляющий вход С (динамический, по фронту). Микроконтроллер последовательно выставляет на информационных линиях высокие или низкие уровни напряжения, а затем посылает на данный регистр команду на запись. На выходах регистра появляются напряжения, соответствующие той или иной цифре. Они формируют токи через сегменты светодиодного индикатора, ограничиваемые резисторами. Так происходит процесс смены и удержания информации на светодиодных индикаторах.

Обработка данных в микроконтроллере. В микроконтроллер поступают данные в виде выборок (оцифрованный сигнал с термопары) и информация о температуре холодного спая термопары. При необходимости на микрокотроллер можно присылать информацию через интерфейс RS-232, например, с персонального компьютера. Кроме того, в микроконтроллер должны быть программно заложены интервалы времени между запросами информации о температуре.

Перед выполнением математических операций в микроконтроллере необходимо дешифрировать информацию о текущей температуре и значении усиленного напряжения, поступающего с термопары. Значение напряжения на выходе аналогового каскада (с учетом погрешности оцифровки) может быть вычислено по формуле

,

где Uop -- опорное напряжение, равное в нашем случае 5 В, DB11, DB10, DB0 -- переменные, каждой из которых присваивается нулевое или единичное значение в зависимости от того, что имеется в данном разряде кода после текущего цикла оцифровки. Если в нем логическая единица, то и переменной присваивается единичное значение; в противном случае ей присваивается нулевое значение. После вычисления значения напряжения на выходе усилительного каскада рассчитывается значение текущего значения разности температур как

,

где U -- значение усиленного напряжения; K0 -- стандартный коэффициент усиления аналогового каскада, равный 553; = 10 мкВ/К -- коэффициент термоэдс для данного сочетания материалов термопары.

За цикл расчета (0,5 с) микроконтроллер рассчитывает текущее значение температуры горячего спая как сумму разности температур и абсолютного её значения для холодного спая, и затем выдает результат на индикаторы и во внешнее устройство через интерфейс RS-232.

Конструкторско-технологическая часть

1. Проработка конструкторских мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости

Цифровой измеритель температуры, согласно ТЗ, должен иметь малую погрешность измерения, поэтому меры по обеспечению ЭМС с другими электронными устройствами, т.е. приспособление к заданной электромагнитной обстановке, являются очень важными. Кроме того, прибор может эксплуатироваться в условиях воздействия мощных магнитных полей, например, формируемых индукционными печами, наличие которых также необходимо учитывать при проработке конструкции цифрового измерителя. Рассмотрим меры по обеспечению электромагнитной совместимости [1].

Выделение критических цепей. В нашем случае критическими цепями [1], т.е. цепями, особо чувствительными к внешним электромагнитным воздействиям, являются аналоговые цепи -- от датчика температуры до входа АЦП. Чувствительность цифровых цепей к помехам будет существенно ниже. В связи с этим, аналоговую часть необходимо размещать на плате как можно ближе к холодному спаю термопары, например, таким образом, чтобы она располагалась непосредственно под холодным спаем. Провода, идущие от термопары на плату, необходимо свить подобно витой паре, чтобы максимально компенсировать синфазные наводки. Провода от термопары должны подпаиваться как можно ближе к первому операционному усилителю, чтобы снизить наводки помех на контуры.

Для предотвращения распространения помех по цепям питания в принципиальную электрическую схему введены блокировочные емкости (керамические конденсаторы). Мерой обеспечения ЭМС, по сути, является и применение двух раздельных источников питания, для аналоговой и цифровой частей, и их разделение в части земли.

В нашем случае помехоэмиссия со стороны цифровой части на аналоговую сильной не будет, поскольку тактовая частота не велика; при 24 МГц длина волны составляет 12,5 м, а длина проводника с гарантией составит не более 0,2 м. Поэтому экранирования аналоговой части от цифровой не требуется.

Проектирование печатной платы должно выполняться с учетом требования минимизации длины проводников, что достигается путем рациональной компоновки печатной платы (ПП). При выполнении трассировки необходимо учитывать:

физическое разделение на функциональные подмодули, располагаемые на плате;

требования к размещению чувствительных компонентов;

критичность цепей на принципиальной электрической схеме;

назначение сигнальных проводников.

В целом можно говорить о том, что никаких особых конструкторских мер, связанных с высоким быстродействием устройства, не требуется. Это связано с тем, что сигналы на ПП имеют частоту не выше 24 МГц. Наибольшее внимание необходимо уделить защите аналоговой части от помех со стороны цифровой части и модуля электропитания.

2. Проработка конструкции цифрового измерителя температуры

В состав цифрового измерителя температуры должны входить все элементы, детали и т.п., обеспечивающие его надежное функционирование в соответствии с ТЗ и приведенным выше описанием.

Очевидно, что в состав конструкции цифрового измерителя тока должны входить:

корпус, на котором устанавливаются все разъемы и в котором монтируется уголок с холодным спаем и интегральным датчиком температуры. Корпус должен быть выполнен из диэлектрического материала;

печатный узел, на котором располагается основная часть элементов схемы;

«холодная» часть составного датчика температуры. Она состоит из интегрального термодатчика DD2 и холодного спая, которые крепятся на медный уголок (рис.1.1б). Цифровой датчик температуры DS1621 соединяется с остальной частью схемы при помощи проводов МГТФ 0,25 мм2, которые припаиваются непосредственно к его выводам, снабженным кембриками необходимого диаметра;

провода, обеспечивающие подключение элементов, расположенных вне печатного узла;

разъемы, устанавливаемые в корпус измерителя;

защитное стекло, закрывающее индикаторное окно измерителя температуры;

сетевой провод;

несущие элементы.

Как ниже следует из разделов 3 и 4 данной части работы, размеры печатной платы составляют 130 х 170 мм, высота печатного узла в сборе -- 45 мм.

Соответственно, корпус должен иметь внутренние размеры не менее указанных. По каталогу [2] можно выбрать несколько подходящих корпусов, например, прямоугольный корпус GAINTA G2018 с внутренними размерами 140 х 180 х 60 мм.

Предлагаемая конструкция цифрового измерителя, разработанная с учетом расположения элементов на печатной плате и требований ЭМС, приведена на рис.2.1. Она содержит все основные элементы, показанные на рисунке условно. Крепление печатного узла к корпусу осуществляется при помощи латунных стоек длиной 50 мм, у которых с обеих сторон нарезана резьба М3 под винты. Такие стойки широко распространены в радиоаппаратуре. Поскольку плата является несущей конструкцией (на ней расположены трансформаторы и пр.), то крепить её нужно при помощи четырех стоек.

Рис.2.1. Конструкция цифрового измерителя температуры

Уголок со стационарной частью термодатчика крепится на боковой стенке корпуса так, как показано на рис.2.1. Защитное стекло крепится с внутренней стороны корпуса при помощи клея, например, БФ-4 [3]. Цифровой термодатчик и холодный спай клеятся к уголку непроводящим клеем в соответствии с рис. 1.1б. Такая конструкция отвечает требованиям компактности, прочности, а также обеспечения ЭМС.

3. Обоснование конструкции печатного узла

Определение степени жесткости климатических и механических воздействий. Согласно [4], рассматриваемое устройство относится:

-- по уровню вибрационных нагрузок -- ко 2 группе (частоты до 60 Гц, максимальное ускорение -- до 1g);

-- по уровню ударных нагрузок -- к 1 группе (максимальное ускорение до 4g, длительность удара 40…60 мс для одиночных ударов);

-- по уровню линейных (центробежных) нагрузок -- к 1 группе (максимальное ускорение до 10g);

-- по температуре окружающей среды -- ко 2 группе (от -10 до +60 0С -- перекрывает интервал температур, заданный в ТЗ);

-- по уровню пониженного давления -- к 1 группе (до 70 кПа);

-- по уровню относительной влажности -- к 1 группе (до 80% при 250С и более низких температурах без конденсации влаги).

Такое распределение по группам обусловлено назначением проектируемого устройства, предполагаемыми условиями его работы и хранения, а также данными ТЗ на дипломное проектирование. Из приведенного распределения видно, что никаких конструктивных мер по защите печатного узла от воздействия неблагоприятных условий внешней среды не требуется. Обеспечение класса стойкости IP41 к внешним воздействиям осуществляется путем использования соответствующего корпуса.

Конструирование ПП выполняется в соответствии с ОСТ 4.ГО.020.030-92. Выберем метод изготовления печатной платы (ПП). Метод изготовления определяется как назначением устройства, так и его сложностью. В нашем случае объем межсоединений таков, что проложить все трассы в одном проводящем слое не представляется возможным. Поэтому необходимо разрабатывать двухстороннюю ПП.

Поскольку рассматриваемое устройство является в некоторой степени контрольным, то его можно отнести к особо ответственным. Поэтому по указанному ОСТу с учетом плотности и сложности межэлементных соединений выберем комбинированный метод с металлизацией отверстий (используется для изготовления двух- и односторонних ПП по нормам класса Б). Соответственно, ПП будет иметь класс Б, для которого ширина проводника и расстояния между проводниками составляют около 0,3 -- 0,4 мм. Мы зададим ширину проводника равной 0,4 мм.

В качестве основания для ПП выберем двухсторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35 ГОСТ 10316-70 толщиной 2 мм. Такая толщина обусловлена тем, что на плату необходимо установить достаточно большое количество элементов, в т.ч. два трансформатора. Поэтому основа должна быть прочной.

В соответствии с предварительно проведенными исследованиями и по согласованию с руководителем дипломного проекта было принято решение выбрать нестандартное соотношение сторон прямоугольной ПП. Её габариты 130 х 170 мм (около 3:4). Шаг сетки примем равным 2,5 мм (соответствует шагу выводов элементов). Это основной шаг сетки, используемый при проектировании ПП.

Варианты установки элементов на ПП выбираются из соображений удобства монтажа. Они стандартизированы нормативным документом ОСТ 4.ГО.010.030-92. Варианты установки элементов на ПП могут быть выбраны по справочнику [5]. Однако в целях упрощения задачи по согласованию с руководителем дипломного проектирования рассмотрим установочные эскизы лишь для некоторых типов элементов. Варианты установки некоторых из них (вид сверху) показаны на рис.2.2 -- 2.10.

Рис.2.2. Эскиз установки рез. С2-53Н

Рис.2.3.Эскиз установки рез. С2-53-ПР

Рис.2.4. Эскиз установки К50-35 на 2200 мкФ и конденсатора К53-10

Рис.2.5. Эскиз установки конд. конд. К50-35 на 50 мкФ КР142ЕН5А,

Рис.2.6. Эскиз установки интегр. стабилизаторов КР1162ЕН5А

Рис.2.7. Эскиз установки АЦП AD7892AN-1

Конструкция печатной платы должна обеспечивать возможность установки дополнительных элементов для возможности модернизации схемы. Поэтому на ней следует предусмотреть монтажное поле, состоящее из металлизированных отверстий с шагом 2,5 мм. Наличие такого поля, кроме того, увеличит ремонтопригодность изделия.

Конструкция платы и её трассировка должны обеспечивать такое удаление высоковольтных цепей (220 В) от низковольтных, чтобы гарантировать безаварийность работы изделия и минимизацию возможных помех.

Рис.2.8. Эскиз установки выпрямительного моста W005A

Рис.2.9. Эскиз установки диода Д237Ж

Рис.2.10. Эскиз установки кварц. рез. NEW 24.000

Отметим, что металлизированные отверстия, предназначенные для пайки выводов электрорадиоэлементов, должны иметь зенковку для упрощения монтажа многовыводных элементов. Переходные отверстия, предназначенные для обеспечения электрической связи между дорожками разных слоев, выполняются без зенковки. Они должны быть полностью либо частично заполнены медью.

4. Расчет параметров печатной платы

Элементная база цифрового измерителя тока выбрана таким образом, что все выводы ЭРЭ имеют диаметр 0,5 мм. Это существенно упрощает как задачу конструирования печатного узла, так и технологический этап -- производство ПП. Диаметр переходного отверстия равен 0,8 мм. Согласно ОСТ 4.ГО.010.030-92, диаметр металлизированного отверстия для вывода диаметром 0,5 мм равен 0,8 мм. Для таких отверстий по ОСТ 4.ГО.010.030-92 диаметр контактной площадки должен быть равен 1,8 мм, диаметр зенковки 1,1 мм. Эти значения мы будем использовать при проектировании ПП.

Крепежные отверстия зададим диаметром 3,0 мм, причем одно из них, ключ, должно быть смещено для правильной установки ПП в корпус устройства.

Характеристики ПП. Определим ориентировочно, какую площадь должна иметь печатная плата. На единичный ЭРЭ, согласно [4], приходится около 2 см2. Общее число элементов, исключая интегральные компоненты и трансформаторы, располагаемых на ПП, равно 65 шт., что требует примерно 130 см2 площади ПП. Площадь, занимаемая одним интегральным компонентом, составляет около 3 см2, их у нас, исключая микроконтроллер, 5 шт., что требует ещё 15 см2. Кроме того, на микроконтроллер приходится около 6 см2. Всего в сумме имеем 151 см2. На каждый из трансформаторов приходится по 12 см2, что требует 24 см2, и суммарная площадь оказывается равной 175 см2. С учетом необходимости создания у ПП своего рода полей -- отступа от края для того, чтобы не размещать контактные площадки на краю ПП, а также участка монтажного поля, эта площадь должна быть увеличена примерно на 50 см2, что дает в итоге 225 см2.

Плата выбранного размера 13 х 17 см имеет площадь 221 см, что почти соответствует рассчитанному ориентировочному значению.

Проверочный расчет печатных проводников позволяет определить минимально допустимую ширину проводника, которую можно использовать на ПП. Это можно сделать по двум формулам:

, или ,

где b -- минимальная ширина проводника, мм; a = 35 мкм -- толщина фольги; г = 20 А/мм2 -- максимально допустимая плотность тока для внешних слоев коммутации ПП (в нашем случае нет других, т.к. плата двухслойная); с = 0,0175 Ом*мм2/м -- удельное сопротивление материала проводника; ДU -- максимальное падение напряжения на самом длинном проводнике, В; -- длина наиболее длинного проводника на плате.

В нашем случае ток, текущий в любом проводнике, с гарантией не превысит 2 А в любом из режимов работы, поэтому полагаем Imax = 2 A. Будем считать, что максимальное падение напряжения на самом длинном проводнике ДU = 0,1 В. Максимальная длина проводника не превосходит 200 мм; = 200 мм.

Расчет по первой из приведенных формул дает значение 0,28 мм, по второй -- 0,2 мм. Таким образом, проводник вычисленной ширины не перегорит при нормальном (не аварийном) режиме работы устройства, и на нем падение напряжения не превысит заданной величины. Ширина проводника 0,4 мм, указанная в предыдущем разделе, значительно превосходит минимально допустимую 0,28 мм, и поэтому мы можем использовать проводники шириной 0,4 мм.

5. Проектирование печатной платы

Согласно ТЗ, проектирование ПП должно выполняться в системе P-CAD 2002. По согласованию с руководителем дипломного проектирования разводка печатных проводников будет выполнена вручную. Сам процесс разводки трасс на ПП заключается в такой прокладке дорожек, которая обеспечивает полную прокладку соединений. Поскольку, как отмечалось выше, схема не обладает высокими частотами функционирования, то длина проводников не является критичным критерием трассировки.

В данном случае трассировка затрудняется большим количеством межсоединений ЭРЭ. Поэтому трассировку важно выполнить так, чтобы (в идеале) все соединения оказались проложенными в двух слоях.

При размещении электрорадиоэлементов на ПП, выполняемом перед трассировкой, используем принцип наибольшей связности: компоненты, имеющие наибольшее количество соединений, должны располагаться наиболее близко друг к другу. Например, близко должны быть расположены микроконтроллер и АЦП, имеющие 15 соединений.

Как показал процесс трассировки ПП, в двух слоях удается развести почти все проводники. Информация о соединениях, монтируемых проводом в виде перемычек, указана на чертеже МИЭМ.465516.001-001 «Цифровой измеритель температуры. Плата печатная» (на 2 листах). Трассировка выполнена вручную с соблюдением технологических норм класса Б и с учетом габаритных размеров элементов. Трассы проложены в полном соответствии с чертежом МИЭМ.465516.001 Э3 «Цифровой измеритель температуры. Схема электрическая принципиальная».

Сборочный чертеж выполнен на основе результатов размещения элементов на ПП и трассировки проводников на ней, а также информации о корпусах компонентов, устанавливаемых на ПП. Сборочный чертеж иллюстрирует внешний вид ПП после её пайки; информация на нем регламентирует особенности технологических процессов, используемых в процессе сборки печатного узла. Этот чертеж имеет номер МИЭМ.465561.001 СБ «Цифровой измеритель температуры. Сборочный чертеж печатного узла».

6. Разработка мероприятий по защите компонентов и узлов от воздействия статического электричества на этапе сборки и настройки аппаратуры

Даже если электронная аппаратура спроектирована с учетом всех рекомендаций, она не защищена от воздействия ЭСР на этапах ее изготовления, транспортировки, монтажа на объекте и при эксплуатации.

К сожалению, предположение, что повреждение от ЭСР можно обнаружить при последнем испытании, не всегда верно [6]. Бывает так, что компонент (обычно интегральная микросхема) повреждается, но не выходит из строя. Компонент с таким «скрытым отказом» может окончательно выйти из строя при непрерывной эксплуатации на месте использования. Также бытует мнение, что воздействия ЭСР на аппаратуру нет, если персонал это воздействие не чувствует. Это также не всегда верно.

Обычно люди не чувствуют электростатические разряды с разностью потенциалов ниже 2-3 кВ, хотя, как правило, уже двух киловольт достаточно, чтобы повредить большинство элементов. Чем больше разность потенциалов при ЭСР, тем большее количество компонентов он может вывести из строя. Электростатическое поле может самостоятельно вызвать диэлектрический пробой, даже если не происходит электрического разряда. Эти незаметные эффекты статического электричества, которые с большой вероятностью вызывают скрытые отказы, могут стать источником повреждений аппаратуры. Из-за скрытых отказов проблемы с электронными средствами могут возникать прежде, чем будут приняты меры их защиты от ЭСР.

Принципы защиты электронной аппаратуры от воздействия ЭСР. Основные физические явления, вызывающие воздействие ЭСР на электронную аппаратуру:

заряды генерируется благодаря материалам, находящимся в контакте друг с другом;

заряженные диэлектрики, аккумулируют заряды и создают электростатическое поле;

если заряженный диэлектрик находится близко к проводнику, то его поле будет индуцировать заряды в проводнике;

два проводника со значительно отличающимися электрическими потенциалами могут нарушить диэлектрическую изоляцию (воздух, пластмасса, оксиды металлов и т.д.), которая их разделяет, в результате пробоя, при котором происходит сток заряда и выравнивание потенциалов на проводниках;

дефектный диэлектрик и электрический пробой могут привести к повреждению или разрушению аппаратуры.

Перечисленные эффекты статического электричества предполагают использование базисных принципов обеспечения стойкости электронной аппаратуры к его воздействию на этапах производства, транспортировки, монтажа и эксплуатации (табл.2.1).

Таким образом, многие принципиальные решения, такие как заземление с целью обеспечения стекания зарядов или их нейтрализация, являются общими для различных стадий создания и эксплуатации электронной аппаратуры.

Табл.2.1. Базисные принципы обеспечения стойкости электронных средств к воздействию ЭСР на этапах производства, транспортировки, монтажа и эксплуатации

Стадия создания и эксплуатации	Принципиальные решения
1. Технологическая

Подобные документы

• Разработка измерителя температуры жидкости

  Проектирование цифрового термометра с возможностью отображения температуры на ЖК индикаторе. Аналитический обзор цифрового термометра. Схема включения микропроцессора, формирования тактовых импульсов. Разработка программного обеспечения микроконтроллера.
  
  курсовая работа [671,4 K], добавлен 19.12.2010
  

• Микроконтроллерный регулятор температуры

  Проектирование микроконтроллерного регулятора температуры, предназначенного для автоматического регулирования температуры контролируемого объекта. Состав данной системы и принцип ее работы, сфера применения. Разработка структурной и принципиальной схемы.
  
  курсовая работа [436,2 K], добавлен 14.07.2009
  

• Разработка цифрового измерителя мощности постоянного тока

  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 21.07.2011
  

• Разработка регулятора температуры

  Назначение и область применения устройства - выявление отклонений от нужной температуры и предотвращение ее критического изменения. Структурная схема регулятора температуры. Расчет узлов и блоков. Выбор элементной базы. Разработка принципиальной схемы.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.03.2013
  

• Разработка измерительной части системы регулирования температуры

  Особенности разработки измерительной части системы регулирования температуры. Характеристика структурной и электрической схемы электронного устройства. Анализ элементов схемы электронного устройства и источника питания. Методика испытания отдельного узла.
  
  дипломная работа [2,8 M], добавлен 19.06.2012
  

• Электронный измеритель-регулятор температуры

  Общая характеристика и принцип действия электронного термометра, его назначение и сферы использования, разработка принципиальной схемы. Разработка термометра, обоснование выбора датчиков температуры, расчет узла схемы питания и фактической себестоимости.
  
  курсовая работа [710,2 K], добавлен 13.12.2009
  

• Цифровой измеритель времени

  Функции, выполняемые системой цифрового измерителя времени. Выбор соотношения между аппаратной и программной частями. Разработка функциональной и принципиальной схемы системы. Описание работы системы цифрового измерителя времени по принципиальной схеме.
  
  курсовая работа [46,1 K], добавлен 25.06.2010
  

• Устройство измерения температуры

  Особенности устройства измерения температуры, выполненного на микроконтроллере ATmega8515L и датчике температуры DS18S20. Определение требований к печатной плате. Требования к формовке выводов, лужению и пайке. Расчет конструктивных параметров.
  
  курсовая работа [433,2 K], добавлен 25.04.2015
  

• Моделирование в системе MICRO-CAP измерительных преобразователей на основе датчиков температуры

  Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления. Функциональная схема измерительного преобразователя. Расчет и выбор схемы источника опорного напряжения. Настройка схемы ИП в условиях комнатной температуры.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 29.08.2013
  

• Измеритель расхода топлива

  Описание структурной схемы измерителя расхода топлива. Разработка принципиальной электрической схемы. Проектирование на базе 8-разрядного микроконтроллера измерителя расхода топлива, использующего оцифрованные аналого-цифровыми преобразователями сигналы.
  
  курсовая работа [641,9 K], добавлен 17.04.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам