1. интегральный стабилизатор на 6 В, он представляет собой систему регулирования, в которой с заданной точностью поддерживается постоянным напряжение на выходе независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. Он используется для задания амплитуды напряжения для мостовой схемы (эта величина будет в дальнейшем рассчитана);
2. мультивибратор – генератор прямоугольных импульсов. Он задает период изменения напряжения из положительного в отрицательное. Частота должна лежать в пределах 5 кГц до 20 МГц, если она меньше этого диапазона, то будет происходить сильная дискретизация сигнала, если меньше – будет происходить влияние высокой частоты на распределенные параметры цепи;
3. триггер, т.к. мультивибратор имеет не идеальную характеристику преобразования, поэтому после него ставится триггер, который делит частоту следования импульсов мультивибратора на 2, в итоге получаем сигнал со скважностью равной 2;
4. ключ на МОП транзисторах с управлением - управляется сигналом триггера;
5. усилительный каскад состоит из 4-х усилителей (2-х операционных и 2-х на биполярных транзисторах) он выполняет функцию усиления по току, т. к. на выходе ключевой микросхемы низкий уровень тока, а для работы моста необходим гораздо больший ток (его величина рассчитана ниже);
Блок измерительного преобразователя преобразует приложенное усилие к упругому элементу в электрический сигнал, в амплитуде которого заложена информация о величине измеряемой массы (нагрузке). Блок датчика состоит из: упругого элемента, чувствительного элемента, мостовой схемы включения тензодатчиков.
1. упругий элемент представляет собой S-образный упругий элемент, который работает на растяжение. Предназначен для преобразования силы, которую необходимо измерить, в деформацию сжатия;
2. чувствительный элемент – тензодатчики, которые преобразуют деформацию упругого элемента на который они наклеены в изменение сопротивления;
3. мостовая схема включения тензодатчиков, которые наклеены на упругом элементе и относительная деформация упругого элемента влияет на их сопротивление, т. к. в принцип их действия положен тензоэффект, что в последствие приводит к разбалансу моста и по этому сигналу мы судим о массе;
Блок нормирующего преобразователя преобразует сигнал с выхода датчика в величину сигнала, обеспечивающего работу объекта управления, т. к. напряжение выхода моста обычно не превышает сотен мВ.
1. усилительный каскад с симметричным дифференциальным входом. Используется для масштабного преобразования измеряемого сигнала до уровня, установленного в техническом задании. В качестве УК сигнала используется схема буферно-дифференциального усилителя, она предназначена для усиления разности двух входных напряжений. Такой усилитель позволяет подавить синфазную помеху.
Блок преобразования напряжения формы меандр в постоянное. Cостоит из детектора, ключа, операционного усилителя и резисторов, которые задают его коэффициент усиления. Предназначен для преобразования напряжения формы меандр в постоянное напряжение, т. к. микроконтроллер работает с постоянным напряжением
1. операционный усилитель – т. к. фазочувствительный выпрямитель работает с двумя сигналами – управляющим (коммутирующим) и сигнальным, то с триггера через операционный усилитель будет задаваться управляющий сигнал;
2. детектор – это амплитудный детектор, который предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное стабильное напряжение одного знака;
Фильтр – применяется для сглаживания пульсаций после преобразования меандра в постоянное напряжение.
Датчик температуры – подает цифровой сигнал на микропроцессор о температуре окружающей среды, согласно которому, микропроцессор выбирает поправку для результата измерения из таблицы, которая составлена по экспериментальным исследованиям датчика.
Блок микроконтроллера состоит из аналогово-цифрового преобразователя, интерфейса и микропроцессора. Предназначен для проведения калибровки весов, преобразования аналогового сигнала в цифровой, компенсации температурной погрешности.
1. АЦП применяется для согласования аналогового источника измерительного сигнала с цифровым устройством обработки и представления результатов измерения; в данном курсовом проекте это микропроцессор;
2. интерфейс – используется для унифицированного сопряжения между модулями;
3. микропроцессор – для обработки результатов измерений, калибровки и компенсации температурной погрешности;
Семисегментный 4-х разрядный индикатор применяется для отображения результатов измерения и результатов контроля.
Клавиатура применяется для задания режимов работы весов, в ней будут следующие клавиши: “1”- “9” , ”, “Тест”(контроль), “Ввод”, “Отмена”, “Калибровка”, “Измерение”.
Входной мультиплексор
8-ми канальный аналоговый коммутатор с дешифратором использован для передачи сигналов с образцового откалиброванного моста и измерительного моста. Т. е. посредством данного коммутатора, при подключении его к микропроцессору будет проводиться калибровка моста, в случае если не будут выполняться необходимые условия для работы моста (напряжение питания, контроль сопротивления тензорезисторов и т. д.), то микропроцессор выдаст сигнал метрологического отказа.
Приемо-передатчик
Используется для согласования прибора с ЭВМ,т. е. интерфейсом RS-232, посредством которого присоединяется ЭВМ
1.3 Описание принципиальной электрической схемы, обоснование, расчет и выбор элементной базы
1.3.1 Блок питания
Блок питания содержит вывод на ±15В для питания микросхем. Блок питания состоит из выпрямителя на основе диодного моста, сглаживающего фильтра и стабилизатора. Кроме того, он содержит преобразователь постоянного напряжения в переменное, а входящий в состав последнего трансформатор служит для усиления сигнала.
1.3.1.1 Расчет и выпрямителя
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.