На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Измерительная часть устройства автоматического управления. Преобразователи типов сигналов (температуры в напряжение, напряжение в ток), усилитель сигнала, фильтр низкой частоты для борьбы с синфазной помехой. Структурная схема измерительной части.

Информация:

Тип работы: Диплом. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 30.07.2009. Сдан: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


4
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:
Заведующий 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
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 ;
5) выходной сигнал в диапазоне мА;
6) датчик 50M, от доС, 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 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

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 , 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) ;

7 - источник питания схемы измерительного устройства:

он должен обеспечивать двуполярное напряжение с допустимым коэффициентом пульсаций 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 2 - ПСН

2.2 Расчет ПСН

Напряжение на выходе схемы ПСН будет равно:

(1)

где - напряжение на выходе ПСН;

- потребляемый мостом ток;

- сопротивления плеч моста;

- сопротивления соединительных проводов.

Сопротивления плеч моста подбираются с учетом следующего соотношения:

(2)

Ом; Ом; Ом;

Сопротивления берем по ряду Е96 с точностью

Основное ограничение на параметры данной схемы накладывает мощность, рассеиваемая на термосопротивлении (принимается mВт):

(3)

С учетом данного ограничения рассчитываем ток :

(4)

Для удобства расчета примем ;

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

(5)

где - ток потребляемый по второму плечу моста ().

Напряжение на выходе схемы будет равно (1):

2.3 Определение погрешностей ПСН

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

(7)

где - погрешность от неточности сопротивлений;

- функции чувствительности соответственно для отклонения .

Функция чувствительности для сопротивления находиться по формуле:

(8)

аналогично для сопротивлений и :

(9)

(10)

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

Для вычисления максимальной погрешности принимаем, что

Тогда формула для определения погрешности принимает вид:

; (11)

Вычисляем погрешность от неточности сопротивлений:

3. Выбор схемы и расчет источника стабильного тока для ПСН

3.1 Выбор схемы источника стабильного тока

Рисунок 3 - Источник стабильного тока

3.2 Расчет источника стабильного тока

Определяем наибольшее сопротивление нагрузки :

(12)

Сопротивления соединительных проводов находим по формуле:

(13)

Где - удельное электрическое сопротивление провода (Ом/м); - длина соединительных проводов (90 м);

S - площадь поперечного сечения соединительных проводов ().

Ом;

Примечание, для соединения схемы с ПСН используем кабель КВВГ.

Сопротивление нагрузки (12) будет равно:

Ом;

В качестве исходной схемы берем схему, представленную на рисунке 3. Необходимо выбрать стабилитрон VD. Для этого вычисляем необходимое напряжение стабилизации :

(14)

где - напряжение вхождения транзистора в насыщение. Так как напряжение стабилизации повторяется на сопротивлении (так как ), то есть возможность выбрать номинальное напряжение стабилизации стабилитрона :

; (15)

выбирается таким образом, чтобы транзистор VT не входил в режим насыщения. Для кремниевых транзисторов принимается В,

В;

Выбираем прецизионный стабилитрон Д815Е. Его параметры:

Напряжение стабилизации В;

Ток стабилизации ;

Максимальное дифференциальное сопротивление Ом;

Допустимая рассеиваемая мощность mВт;

Температурный коэффициент сопротивления ТКС=0,1.

Теперь выбираем сопротивление . Оно необходимо для задания тока через стабилитрон VD () и находиться из соотношения (16):

; (16)

Ом;

Выбираем по ряду Е24 сопротивление = 4,3 Ом.

Мощность рассеваемая на сопротивлении будет равна:

Вт;

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

Вт;

Принимаем = 0,05 Вт.

Выбираем сопротивление :

Ом;

Для того чтобы скомпенсировать разброс напряжения стабилитрона и влияние тока базы транзистора сопротивление делаем с подстройкой:

Ом;

Принимаем Ом (по ряду Е96); Ом (по ряду Е24).

Мощность рассеваемая сопротивлением равна:

Вт;

Номинальную мощность сопротивления принимаем также в раз больше:

Вт = 2,5 Вт;

Далее выбираем транзистор VT. Он должен удовлетворять следующим параметрам:

В;

А;

;

В.

Выбираем по справочнику ВС489С. Его параметры:

Допустимое напряжение К-Э В;

Допустимый ток коллектора mA;

Напряжение насыщения В;

Коэффициент усиления ;

Допустимая рассеваемая мощность mВт.

Рассеваемая мощность на транзисторе будет:

mВт;

Резистор в данном случае необязателен, поэтому принимаем = 0.

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

Напряжение питания В;

Потребляемая мощность mВт;

Напряжение смещения мкВ;

КОСС дБ;

Коэффициент усиления ;

Входное сопротивление Мом;

Средний входной ток нА;

Разность входных токов 7нА;

;

Температурный диапазон .

3.3 Определение погрешностей источника стабильного тока

Определяем погрешности:

а) Погрешность от разброса сопротивлений не учитываем, так как сопротивление подстроечное;

б) Погрешность от отклонения напряжения питания:

Разброс напряжения питания составляет 0,5%, тогда:

В;

Отклонение напряжения питания до минимума равно:

;

Выражаем отсюда ток стабилизации:

mA;

Разброс напряжения стабилизации составляет:

mВ;

Аналогичный расчет делаем для повышения напряжения питания.

mA;

mВ;

Наибольшим отклонением напряжения стабилизации является - 2,787 mВ.

Погрешность составит:

mA;

в) Погрешность от реального ОУ, она зависит в данном случае от :

mВ;

мкА;

г) Погрешность от резистора не учитываем, так как подстроечное.

д) Погрешность от транзистора. Она определяется долей тока базы, но так как подстроечное, то эту погрешность не учитываем.

е) Суммарная погрешность:

мкА;

или в процентном соотношении:

Окончательная схема источника стабильного тока изображена на рисунке 4.

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 5 - Измерительный усилитель

4.2 Расчет измерительного усилителя

и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.