Дипломная работа на тему "Процесс моделирования работы коммутационного узла"

ГлавнаяКоммуникации и связь → Процесс моделирования работы коммутационного узла




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Процесс моделирования работы коммутационного узла":


Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Факультет физики, математики и информационных технологий

Кафедра вычислительной техники и программирования

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

КП.370140.1805.32.05. ПЗ

Тема: Процесс моделирования работы коммутационного узла

Ст. преподаватель В. Ю. Игнатовский

Нормоконтролер: Студент:

Завед ующий кафедрой Потапенко О. Г.

2006

Задание

Основной целью курсового проекта является разработка системы получения информации о температуре с минимальными допустимыми потерями. Поставленная цель достигается анализом способов необходимого преобразования сигнала, подбором наиболее рациональных вариантов обработки сигнала, формулированием требований к схемотехническим решениям.

В зависимости от варианта, возможный порядок выполнения курсового проекта выглядит как поочередное решение задачи:

выбор структурной схемы, выбор параметров сигнала на входах и выходах элементов структурной схемы, составление баланса погрешностей

выбор схемы и расчет измерительного преобразователя сопротивления в напряжение

выбор схемы и расчет источника стабильного тока

выбор схемы и расчет частотного фильтра

определение суммарной погрешности и мероприятий для уменьшения погрешности

Заказать написание дипломной - rosdiplomnaya.com

Актуальный банк готовых защищённых студентами дипломных работ предлагает вам приобрести любые проекты по нужной вам теме. Грамотное написание дипломных работ на заказ в Санкт-Петербурге и в других городах РФ.

выбор схемы и расчет формирователя выходного сигнала

составление принципиальной схемы системы обработки сигнала.

При решении задач следует рассматривать все возможные варианты реализации, однако к рассмотрению принимать наиболее целесообразные. Системный анализ и экономические расчеты для сопоставления равноценных вариантов допускается не производить с целью ограничения объема выполняемых работ.

Исходные данные к проекту:

1) допустимая погрешность 1%;

2) устройство удаленно от объекта на 95м;

3) уровень синфазной помехи составляет 3.2 В;

4) диапазон измерения температуры составляет Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

5) выходной сигнал Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. в диапазоне Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мА;

6) датчик 50M, от Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. доРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.С, опрос каждые 4.5 секунды.

Содержание

Введение

1. Структурная схема измерительной части

2. Выбор схемы и расчет ПСН

2.1 Схема ПСН

2.2 Расчет ПСН

2.3 Определение погрешностей ПСН

3. Выбор схемы и расчет источника стабильного тока для ПСН

3.1 Выбор схемы источника стабильного тока

3.2 Расчет источника стабильного тока

3.3 Определение погрешностей источника стабильного тока

4. Выбор схемы и расчет измерительного усилителя

4.1 Выбор схемы измерительного усилителя

4.2 Расчет измерительного усилителя

4.3 Определение погрешностей измерительного усилителя

5. Выбор схемы и расчет фильтра низкой частоты

5.1 Определение желаемых параметров фильтра

5.2 Определение реальных параметров фильтра

5.3 Выбор схемы фильтра и его расчет

5.4 Определение погрешностей фильтра

6. Выбор схемы и расчет ПНТ

6.1 Выбор схемы ПНТ

6.2 Расчет ПНТ

6.3 Определение погрешностей ПНТ

7. Расчет источника питания

7.1 Выбор схемы и расчет стабилизатора напряжения

7.2 Выбор и расчет выпрямителя напряжения

7.3 Выбор и расчет трансформатора

8. Проверка общей погрешности

Заключение

Список использованных источников


Введение

Одной из характерных черт научно-технической революции является дальнейшее совершенствование средств и систем комплексной автоматизации различных процессов. Разработка и проектирование современных средств и систем - базируется на достижения в различных областях науки и техники, в том числе и в области автоматического регулирования и управления

Задача разработки систем автоматического регулирования и систем управления состоит в том чтобы, располагая некоторыми априорными сведениями об объекте и заданными требованиями к свойствам всей системы в целом (точность, надежность и т. д.), выбрать технические средства (а в случае необходимости сформулировать технические условия на разработку новых средств автоматики) и составить схему системы, обеспечивающую реализацию этих требований.

Измерительные устройства в системах управления служат для восприятия первичной информации о состоянии управляемого объекта и преобразования ее в сигналы, удобные для их последующей переработки в сигналы управления.

В современных системах управления измерительные устройства часто представляют собой сложные системы, содержащие ряд преобразователей, усилителей, корректирующих цепей, следящих систем и вычислительных устройств.

Основное требование, предъявляемое к измерительному устройству, состоит в том, чтобы он формировал полезный сигнал с минимальными искажениями.

Последние могут вызываться как динамическими и статическими свойствами измерительного устройства, так и влиянием на его работу помех и шумов.

Очень важной характеристикой измерительного устройства в системах управления является его точность, так как очевидно, что точность управления не может быть выше, чем точность измерения.

На точность измерения влияют точность датчиков, элементов преобразующих сигнал этих датчиков, а также большое значение имеет уровень помех. Основными видами помех являются помехи синфазные и дифференциальные. Синфазная помеха отличается от дифференциальной тем, что воздействует одновременно на оба входа измерительного устройства.

Основными причинами появления синфазных помех являются:

1) Влияние ближнего электромагнитного поля;

2) Появления разности потенциалов из-за заземления в двух разных точках….

Существует несколько основных направлений, позволяющих снизить влияние синфазных помех на точность измерения. Это увеличение входного сопротивления, симметрирование входных цепей, применение операционных усилителей с большим сопротивлением синфазному напряжению и применение гальванической развязки и др.

В данной курсовой работе требуется разработать измерительную часть устройства автоматического управления. Эта часть состоит из двух преобразователей типов сигналов (температура в напряжения, напряжения в ток), усилителя сигнала, а также фильтра низкой частоты, необходимого для борьбы с синфазной помехой.


1. Структурная схема измерительной части

Структурная схема

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.
--------------------------------------------------

---------------------------------------------------------
--------------------------------------------------

помеха

|
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------   |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Рисунок 1 - Структурная схема измерительной части

Описание составных частей структурной схемы

Структурная схема представлена на рисунке 1, где:

1 - датчик температуры 50M, необходим для преобразования температуры в сопротивление:

его сопротивление при измеряемой температуре Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

2 - преобразователь сигнала датчика в напряжения (ПСН);

3 - источник тока для ПСН;

4 - измерительный усилитель:

напряжение входного сигнала равно напряжению на выходе ПСН.

Напряжение синфазной помехи (по заданию) равно 3.5В, напряжение выходного сигнала принимаем 1В;

5 - фильтр низкой частоты (необходим для ослабления синфазной помехи до уровня, который нам необходим - принимаем, что будет вполне достаточно уровня в 0,01% от общей погрешности):

напряжение входного сигнала равно напряжению на выходе ПСН, напряжение синфазной помехи равно напряжению синфазной помехи с учет ослабления на измерительном усилителе, в качестве частоты синфазной помехи принимаем частоту промышленной сети Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., опрос датчика ведется каждый 6 секунд;

6 - ПНТ (необходим для преобразования напряжения в ток):

входное напряжение ПНТ равно выходному напряжению измерительного усилителя, ток на выходе (по заданию) Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

7 - источник питания схемы измерительного устройства:

он должен обеспечивать двуполярное напряжение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.с допустимым коэффициентом пульсаций Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. при входном напряжении переменного тока 220В.

Для расчета погрешностей принимаем, что около 50% погрешности будет на измерительном усилителе, на фильтре около 10%, а остальная погрешность поровну распределиться по остальным узлам схемы.


2. Выбор схемы и расчет ПСН 2.1 Схема ПСН

В качестве схемы преобразователя сопротивления в напряжение принимаем четырехпроводный ПСН рисунок 2

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 2 - ПСН

2.2 Расчет ПСН

Напряжение на выходе схемы ПСН будет равно:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (1)

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение на выходе ПСН;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - потребляемый мостом ток;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - сопротивления плеч моста;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - сопротивления соединительных проводов.

Сопротивления плеч моста подбираются с учетом следующего соотношения:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом; Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом; Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Сопротивления берем по ряду Е96 с точностью Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Основное ограничение на параметры данной схемы накладывает мощность, рассеиваемая на термосопротивлении (принимается Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВт):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3)

С учетом данного ограничения рассчитываем ток Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4)

Для удобства расчета примем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Так как плечи моста находятся в равновесии (т. е. выполнятся условие (2)), то общий ток, который потребляется мостом равен:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (5)

гдеРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - ток потребляемый по второму плечу моста (Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.).

Напряжение на выходе схемы Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. будет равно (1):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.


2.3 Определение погрешностей ПСН

Далее рассчитываем погрешность ПСН. Она будет состоять из погрешности неточности сопротивлений:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (7)

гдеРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - погрешность от неточности сопротивлений;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

- функции чувствительности соответственно для отклонения Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Функция чувствительности для сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. находиться по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (8)

аналогично для сопротивлений Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. и Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (9)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (10)

Погрешность от неточности сопротивлений находим из (7) подстановкой (8), (9) и (10):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Для вычисления максимальной погрешности принимаем, что

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Тогда формула для определения погрешности принимает вид:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.; (11)

Вычисляем погрешность от неточности сопротивлений:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.


3. Выбор схемы и расчет источника стабильного тока для ПСН 3.1 Выбор схемы источника стабильного тока

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 3 - Источник стабильного тока

3.2 Расчет источника стабильного тока

Определяем наибольшее сопротивление нагрузки Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (12)

Сопротивления соединительных проводов находим по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (13)

Где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - удельное электрическое сопротивление провода (Ом/м); Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - длина соединительных проводов (90 м);

S - площадь поперечного сечения соединительных проводов (Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.).

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Примечание, для соединения схемы с ПСН используем кабель КВВГ.

Сопротивление нагрузки (12) будет равно:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

В качестве исходной схемы берем схему, представленную на рисунке 3. Необходимо выбрать стабилитрон VD. Для этого вычисляем необходимое напряжение стабилизации Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (14)

гдеРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение вхождения транзистора в насыщение. Так как напряжение стабилизации Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. повторяется на сопротивлении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (так как Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.), то есть возможность выбрать номинальное напряжение стабилизации стабилитрона Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.; (15)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. выбирается таким образом, чтобы транзистор VT не входил в режим насыщения. Для кремниевых транзисторов принимается Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В,

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Выбираем прецизионный стабилитрон Д815Е. Его параметры:

Напряжение стабилизации Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Ток стабилизации Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Максимальное дифференциальное сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Допустимая рассеиваемая мощность Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВт;

Температурный коэффициент сопротивления ТКС=0,1.

Теперь выбираем сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.. Оно необходимо для задания тока через стабилитрон VD (Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.) и находиться из соотношения (16):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.; (16)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Выбираем по ряду Е24 сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 4,3 Ом.

Мощность рассеваемая на сопротивлении будет равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Вт;

С целью надежности, номинальную мощность резистора принимаем с запасом от 3 до 6 раз:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Вт;

Принимаем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. = 0,05 Вт.

Выбираем сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Для того чтобы скомпенсировать разброс напряжения стабилитрона и влияние тока базы транзистора сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. делаем с подстройкой:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

Принимаем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом (по ряду Е96); Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом (по ряду Е24).

Мощность рассеваемая сопротивлением Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. равна:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Вт;

Номинальную мощность сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. принимаем также в Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.раз больше:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Вт = 2,5 Вт;

Далее выбираем транзистор VT. Он должен удовлетворять следующим параметрам:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.А;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В.

Выбираем по справочнику ВС489С. Его параметры:

Допустимое напряжение К-Э Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Допустимый ток коллектора Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mA;

Напряжение насыщения Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Коэффициент усиления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Допустимая рассеваемая мощность Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВт.

Рассеваемая мощность на транзисторе будет:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВт;

Резистор Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. в данном случае необязателен, поэтому принимаем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. = 0.

Выбираем операционный усилитель (ОУ): ОР-37Е. Его параметры:

Напряжение питания Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Потребляемая мощность Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВт;

Напряжение смещения Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мкВ;

КОСС Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.дБ;

Коэффициент усиления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Входное сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Мом;

Средний входной ток Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.нА;

Разность входных токов Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.7нА;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Температурный диапазон Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

3.3 Определение погрешностей источника стабильного тока

Определяем погрешности:

а) Погрешность от разброса сопротивлений не учитываем, так как сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. подстроечное;

б) Погрешность от отклонения напряжения питания:

Разброс напряжения питания составляет 0,5%, тогда:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Отклонение напряжения питания до минимума Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. равно:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Выражаем отсюда ток стабилизации:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mA;

Разброс напряжения стабилизации составляет:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВ;

Аналогичный расчет делаем для повышения напряжения питания.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. mA;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. mВ;

Наибольшим отклонением напряжения стабилизации является - 2,787 mВ.

Погрешность составит:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mA;

в) Погрешность от реального ОУ, она зависит в данном случае от Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВ;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мкА;

г) Погрешность от резистора Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. не учитываем, так как Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. подстроечное.

д) Погрешность от транзистора. Она определяется долей тока базы, но так как Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. подстроечное, то эту погрешность не учитываем.

е) Суммарная погрешность:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мкА;

или в процентном соотношении:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Окончательная схема источника стабильного тока изображена на рисунке 4.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 4 - Источник стабильного тока


4. Выбор схемы и расчет измерительного усилителя 4.1 Выбор схемы измерительного усилителя

Так как синфазная помеха не превышает 10В и коэффициент усиления не большой, то достаточно будет взять простейший дифференциальный усилитель. Схема простейшего дифференциального усилителя представлена на рисунке 5.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 5 - Измерительный усилитель

4.2 Расчет измерительного усилителя

Определяем требуемый коэффициент усиления:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.; (17)

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение на выходе измерительного усилителя;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение на входе измерительного усилителя.

Выбираем операционный усилитель ОР-37Е.

Теперь выбираем сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. и Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.. Они должны удовлетворять следующим условиям:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Мом;

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - входное сопротивление ОУ;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ом;

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение смещения ОУ;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - разность входных токов ОУ.

Принимаем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. 12Ком;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Ком;

Принимаем значения сопротивлений с точностью 0,005% по ряду Е96:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

4.3 Определение погрешностей измерительного усилителя

Рассчитываем погрешности измерительного усилителя. Она состоит из погрешностей ОУ и погрешностей от влияния соединительных проводов.

Погрешность от несовпадения сопротивлений с номиналами:

Новый коэффициент усиления будет равен (17):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Погрешность от неточности резисторов:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - отклонения сопротивлений от номинала.

Эту погрешность определяем на самый благоприятный исход:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Адаптивная погрешность:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Погрешность от

UРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВ;

не учитываем, так как используем подстройку

UUРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

где ТКUсм - температурный коэффициент напряжения смещения.

или в процентах:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Погрешность от входных токов:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВ;

или в процентах:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Погрешность от конечного КОСС:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВ;

Суммарная погрешность:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Суммарную погрешность рассчитываем (из 18) без учета влияния Uсф т. е. без учета Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.и Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

или в процентном соотношении:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Влияние соединительных проводов не учитываем, так как дальше в схеме есть подстройка выходного сигнала.

Окончательная схема измерительного усилителя приведена на рисунке 6.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 6 - Измерительный усилитель


5. Выбор схемы и расчет фильтра низкой частоты 5.1 Определение желаемых параметров фильтра

Составляем требуемую АЧХ фильтра (Рисунок 7):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 7 – АЧХ

Находим частоту опроса:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Находим верхнею частоту опроса:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (19)

Следовательно

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Далее находим частоту среза фильтра:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Составляем нормированную АЧХ фильтра:

Частота среза составит:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Уровень синфазного напряжения на входе фильтра находим из расчета измерительного усилителя (18):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Погрешность которая нас устраивает - 0,01%

Коэффициент передачи фильтра:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

5.2 Определение реальных параметров фильтра

Теперь определяем степень аппроксимации полинома. Принимаем полином Баттерворта, степень которого должна быть такой, чтобы АЧХ проходила через точку с координатой 45 и 1. Нормированная частотная характеристика находиться по формуле:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Отсюда находим относительную частоту Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Теперь находим порядок фильтра n:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Так как этот коэффициент минимальный, то принимаем n=2. При этом коэффициент передачи на частоте помехи будет равен:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (20)

Этот коэффициент меньше необходимого (0,5809), поэтому можно пересмотреть частоту среза для упрощения реализации фильтра. Воспользуемся формулой (20). Подставляем значение желаемой относительной частоты, после чего находим новое значение частоты среза:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Исходными данными для фильтра будут:

коэффициент усиления А=1;

частота среза Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

В качестве фильтра используем фильтр Баттерворта.

Составляем передаточную функцию фильтра:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Для фильтра Баттерворта второго порядка коэффициента равны:

n=2; c=1; в=1; Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

5.3 Выбор схемы фильтра и его расчет

Принимаем схему фильтра низкой частоты по структуре Саллена-Ки, она показана на рисунке 8.

Выбираем параметры элементов схемы:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 8 - Фильтр низкой частоты

1) Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

принимаем по ряду Е24 Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=1,2 мкФ (иначе нельзя будет посчитать Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.);

2) Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

принимаем ближайшее меньшее значение по ряду Е24 Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=0,56мкФ;

3)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Принимаем по ряду Е96 ближайшее значение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.2,94 Ком;

4) Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Принимаем по ряду Е96 ближайшее значение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.5,11 Ком

5) Так как коэффициент усиления А=1, то Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.и Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.0

Окончательная схема фильтра низкой частоты показана на рисунке 9.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 9 - Фильтр низкой частоты


5.4 Определение погрешностей фильтра

Рассчитываем погрешности, для этого преобразуем схему, исключив из нее конденсаторы. Измененная схема показана на рисунке 10.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 10 - Фильтр низкой частоты

Как видно из преобразованной схемы погрешности фильтра состоят из погрешностей неинвертирующего усилителя А.

Погрешность от неточности коэффициента отсутствует, так как этот

коэффициент равен 1;

Погрешность от неточности резисторов также отсутствует, так как Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.0;

Погрешность от напряжения смещения Uсм:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Погрешность от напряжения смещения с изменением температуры:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

5) Погрешность от влияния входных токов отсутствует, так как коэффициент равен 1 (Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.0);

6) Погрешность от конечного КОСС:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Суммарная погрешность:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

или в процентах:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.


6. Выбор схемы и расчет ПНТ 6.1 Выбор схемы ПНТ

За основу возьмем схему приведенную на рисунке 11.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 11 – ПНТ

6.2 Расчет ПНТ

В данной схеме сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. и Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. используются в качестве делителя напряжения, так как на выходе ПНТ сигнал от 4 мА. Они рассчитываются по методу двух узлов (Рисунок 12а и 12в). Проводимости ветвей равны:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 12

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Возьмем потенциал точки в=в1 за нулевой.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.; (21)

Так как необходимо собрать делитель, который обеспечивал бы на выходе из схемы ПНТ ток от 4 до 20мА, то можно сместить напряжение на ОУ А на значение, которое бы обеспечивало бы при нулевом сигнале на входе схемы 4мА на выходе (соответственно при максимальном входном сигнале в 1В и смещении 0В на выходе должно быть 20-4 =16мА). Тогда потенциалы в точке а будут равны:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Тогда система уравнений (21) примет вид:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Выражаем из полученного соотношения Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.к Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (22)

Выбираем сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.и Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.по ряду Е192 с точностью Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. максимально удовлетворяющие отношению (22):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Теперь выбираем сопротивление датчика тока Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Напряжение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. найдем из (21):

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Для того чтобы всю схему можно было настроить после сборки, сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.собираем из двух, одно из которых подстроечное Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Принимаем по ряду Е24 Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Принимаем по ряду Е96 Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Мощность рассеиваемая на сопротивленииРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Вт;

Принимаем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.= 0,25Вт;

Выбираем транзистор VT.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (23)

где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение питания;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - ток на выходе ПНТ;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - сопротивление нагрузки ПНТ;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - напряжение насыщения на выводах К-Э транзистора.

Для транзисторов структуры p-n-p принимают Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. не более Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В. Напряжение питания выбираем таким, чтобы при максимальном выходном токе транзистор VT не выходит в насыщение. Из (23) найдем допустимое сопротивление нагрузки:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.;

Таким образом схема ПНТ пригодна (с учетом запаса) для нагрузки сопротивлением до 500Ом.

Транзистор выбирается исходя из следующих условий:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

коэффициент усиления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. где Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. - допустимое напряжения на К-Э;

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Выбираем по справочнику два транзистора ВС454С и собираем из них транзистор Дарлингтона.

Параметры ВС454С:

Допустимое напряжение К-Э Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=50В;

Коэффициент усиления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Напряжение насыщения Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.В;

Допустимая рассеваемая мощность Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.mВт.

Выбираем ОУ ОР-37Е.

Сопротивление Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. задает ток базы, но так как у транзистора Дарлингтона очень большой коэффициент усиления (Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.), то необходимость в этом сопротивлении отпадает, поэтому принимаем Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.=0.

Выбираем диод VD2. Он необходим для защиты перехода Б-Э. Выбираем по справочнику диод КД503А.

6.3 Определение погрешностей ПНТ

Рассчитываем погрешности ПНТ.

1) Погрешность от неточности сопротивления Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. отсутствует, так как оно подстроечное;

2) Погрешность от напряжения смещения ОУ:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

3) Погрешность от входных токов. Эта погрешность почти отсутствует так как ОУ включен как повторитель напряжения.

4) Погрешность от несовпадения Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.иРисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. с номиналами и от ухода напряжения стабилизации стабилитрона VD1:

При максимальном напряжении сигнала на входе выходной ток будет равен:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (24)

Расчет делаем их наихудших условий. Как видно из (24) это произойдет при увеличении напряжения стабилитрона до максимального, при увеличении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. до максимума и при уменьшении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. до минимума, то есть:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. будет равно Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 584

Другие дипломные работы по специальности "Коммуникации и связь":

«Реклама и связи с общественностью», «Маркетинг»

Смотреть работу >>

Ремонт системы управления видеокамер аналогового формата

Смотреть работу >>

Теория электрических цепей

Смотреть работу >>

Роботизированные комплексы (РТК) предназначенные для технологического процесса сборки

Смотреть работу >>

Моделирование и методы измерения параметров радиокомпонентов электронных схем

Смотреть работу >>