Проектування перетворювача середньоквадратичного значення змінної напруги

Зміст

1.  Завдання…………………………………………………………….3

2.  Вступ………………………………………………………………..4

3.  Застосування МП в приладах……………………………………...5

4.  Огляд технічних рішень та існуючих приладів…………………..9

5.  Розрахунок технічних характеристик…………………………….12

6.  Функціональна схема проектованого перетворювача…………...15

7.  Розрахунок і вибір АЦП……………………………………………17

8.  Вибір, опис та розрахунок дільника напруги……………………..19

9.  Опис принципової схеми……………………………………………24

10.  Короткий опис архітектури МП……………………………..26

11.  Вибір елементної бази………………………………………..28

12.  Конструктивне виконання……………………………………33

13.  Список літератури…………………………………………….35

Додатки…………………………………………………………………36

Завдання

Спроектувати перетворювач середньоквадратичного значення змінної напруги.

Вхідні сигнали:

Напруга U=0…100B

Частота f=1…30кГц

t<0,05C⁰

Вихідні сигнали:

Напруга U=1…10B

Похибка =0,3%

Вимоги:

Середнє значення і максимальне значення (50 значень)

Вступ

Впровадження мікропроцесорної техніки в вимірювальні прилади приводить до уніфікації їх структур, точніше, тієї частини функціональних вузлів, яка забезпечує управління процесом вимірювання і обробкою інформації. Схема перетворення неелектричної величини в електричну являється специфічною для конкретного типу прибору, інші вузли і зв’язки між між ними залежать від потреби функціональних характеристик прибору і архітектури застосовуючого мікропроцесора або мікро ЕВМ.

Від структури функціональних вузлів вимірювального приладу можна перейти до структури апаратних і програмних модулів, які використовують відповідні функції. Оптимальне проектування вимірювального приладу складається з слабо формалізованої процедури синтезу цієї апаратно-програмної структури. Критеріями оптимальності можуть при цьому бути вартість, надійність та ін. Обмеженнями швидкодія, погрішність і інші функціональні характеристики.

Дуалізм апаратного і програмного забезпечення дає можливість в кожному конкретному випадку оптимальні набори модулів, які забезпечують заданий набір функцій. Реалізація апаратних і програмних модулів в МП системах суттєво залежить від архітектури застосованого мікропроцесора. Поняття архітектури МП включає в себе його внутрішню структуру і способи обміну інформацію з зовнішніми модулями і формати інформації, яка циркулює в системі і набір команд МП. Особливості архітектури різних типів мікропроцесорів докладно розглянуті в ряді літературних джерел.

3. Застосування мікропроцесорів в приладах для вимірювання електричних і неелектричних величин.

Мікропроцесорна техніка застосовується в вимірювальних пристроях для вимірювання електричних і неелектричних величин, як з метою розширення функції приладів, надання їм повних властивостей, перетворення їх в системні комплекси, так і з метою покращення характеристик окремих вузлів і пристрою в цілому.

В області вимірювання електричних величин МП техніка знайшла достатньо широке застосування в обох вказаних напрямках.

Перший напрямок зображений на рис.3.1.

Рис.3.1. Задачі, які вирішуються в приладах з вмонтованими мікросхемами для вимірювання електричних величин.

Схема на рис.3.1. включає в себе лише частину типів приладів і вирішуваних задач, так як номенклатура приладів і набори вирішуваних задач весь час розширюється. Більш докладно дані про алгоритми вирішуваних задач будуть приведені нижче при розгляді окремих типів приладів.

По другому напрямку також відбувається значний розвиток, який підлягає визначеним флуктуаціям.

Деякі елементи з застосуванням мікропроцесорів в подальшому витісняться спеціалізованими мікросхемами. Найбільш широко другий напрямок представлено аналого-цифровими перетворювачами (АЦП). Мікропроцесорні прилади випускаються для вимірювання напруги постійного і змінного струмів, ефективних значень напруги, опору, комплексних величин і ін.. Крім цих приладів мікропроцесорна техніка широко використовується в цифрових осцилографах, в регістраторах перехідних процесів, які служать для перетворення в цифрову форму і зберігання в буфері пам’яті вимірювальних величин, в вимірювальних пристроях, які служать для діагностики апаратури. В області вимірювань неелектричних величин застосування МП техніки зображено на рис.3.2. Перелік вирішуваних задач в значному степені аналогічний переліку, який приведений на рис.3.1. Основні відмінності заключаються в наявності задач управління електромеханічними елементами-клапанами, двигунами, заслонками і ін., а також в ряді інших випадках – в більш складніших алгоритмах обробки інформації. При застосуванні МП в хроматографах, в кореляційних ватметрах вирішувані задачі потребують достатньо складних обрахунків.

Рис.3.2. Задачі, які вирішуються в приладах з вбудованими МП для вимірювання неелектричних величин.

Для ілюстрації функцій, які виконуються МП в приладах для вимірювання неелектричних величин, розглянемо їх застосування в хронографах.