Разработка цифрового вольтметра (измеряемое напряжение - постоянное; пределы измерения напряжения 0÷100 В)

 

Содержание.

Аннотация…………………………………………………………….…………………….2

Введение…………….………………………………………………………………………3

1.  Структурная схема цифрового вольтметра…………………………………………4

2.  Расчёт основных параметров вольтметра…………………………………………..5

3.  Схемотехника узлов вольтметра

3.1.    Входное устройство………………………………………………………………..7

3.2.    Генератор линейно изменяющегося напряжения………………………………..8

3.3.    Устройство сравнения……………………………………………………………..9

3.4.    Генератор и делитель счётных импульсов …………………………………….. 10

3.5.    Генератор управляющих импульсов……………………………………………. 11

3.6.    Формирователь временного интервала и временной селектор……………… ..12

3.7.    Счётчик……………………………………………………………………………..13

3.8.    Дешифратор и система индикации……………………………………………….14

3.9.    Устройство защиты от перенапряжения..………………………………………..15

         3.10. Устройство индикации полярности измеряемого напряжения…………...……16

         3.11. Блок питания……………………………………………………………………….17

Принципиальная схема цифрового вольтметра…………………………………………..18

Заключение………………………………………………………………………………….19

Спецификация………………………………………………………………………………20

Приложение…………………………………………………………………………………21

Литература…………………………………………………………………………………..22

 

Аннотация

В данном курсовом проекте “Разработка цифрового вольтметра” изложены цели и задачи работы, даётся анализ структурной схемы и расчёт основных параметров вольтметра.

На основе время-импульсного метода преобразования напряжения и выбранной элементной базе разработана принципиальная схема вольтметра, дано описание принципа его работы, а также описано функционирование основных узлов цифрового вольтметра и сделан краткий вывод по данному курсовому проекту.

Введение.

   В настоящее время широко применяется цифровая техника, имеющая ряд достоинств перед аналоговой. Цифровые методы обработки информации играют в современной науке и технике 

важнейшую роль. В связи с этим непрерывно расширяется область применения цифровых схем — технических средств, выполняющих законченный процесс обработки цифровой информации

включающей её приём, хранение, необходимые преобразования и выдачу. Преобразование ин-

формации из одной формы в другую осуществляется путём выполнения определённой последо-

вательности арифметических и логических операций.    

   Цифровые приборы — приборы, автоматически вырабатывающие дискретный сигнал измери-

тельной информации, показания которых представляются в цифровой форме, удобной как для преобразования и непосредственного восприятия, так и для дальнейшей обработки другими ци-

фровыми системами.

   Цифровая измерительная техника является основной и наиболее развивающейся частью изме-

рительной техники, представляет собой совокупность цифровых измерительных приборов, ме-

тодов их проверки и правил эксплуатации. Средства цифровой измерительной техники наилуч - шим образом сопрягаются со средствами вычислительной техники, обладают высокой точно-

стью и быстродействием.

   Примером цифровой измерительной техники являются цифровые вольтметры постоянного то-ка. В основе работы цифровых вольтметров лежит преобразование аналогового сигнала в циф-

ровой с последующей индикацией полученного результата. Цифровые вольтметры обладают

следующими достоинствами:

·  высокой точностью измерения напряжения (до 0.001%);                     

·  широким диапазоном измерения при высокой чувствительности (от 10^-7  до 10³  );

·  отсчёт в цифровой форме (практически исключающем глазомерные ошибки и

    создающим удобство наблюдения на расстоянии);

·  быстродействие (до 10⁸  изм/с);

·  автоматическим выбором предела и полярности;

·  возможностью получения результатов наблюдений в форме, удобной для ввода в ЭВМ;

·  возможностью вывода на интерфейсную шину и включение в состав измерительно-

   вычислительного комплекса.

   В настоящее время основной парк составляют цифровые вольтметры, выполненные на анало-

говых и цифровых микросхемах средней степени интеграции. Широкое применение находят специальные микросхемы, заменяющие целые функциональные блоки цифровых вольтметров.

Разработанный в данном курсовом проекте цифровой вольтметр работает по принципу время-импульсного преобразования. В основе работы лежит преобразование измеряемого постоянного напряжения в интервал времени, значение которого измеряется цифровым измерителем  (заполнение счётными импульсами).

   Структурная схема прибора приведена рис. 1.1 (стр. 4).

   Основные характеристики прибора:

          измеряемое напряжение………………….постоянное;

          пределы измерения напряжения…………0÷100 В;

          точность измерения ………………………±0,2 %;

          время измерения  (не более)..…………….0,3 с.

   Вольтметр имеет устройства защиты от перенапряжения, индикации полярности измеряемо-

го напряжения и перенапряжения. Результат измерения отображается на трёхразрядном жид-

кокристалическом индикаторе.

Структурная схема вольтметра с время-импульсным преобразованием.

 

2. Расчёт основных параметров

   2.1.  Расчёт частоты генератора счётных импульсов.

   Рассмотрим принцип работы вольтметра с времяимпульсным преобразованием напряжения.