ОТЧЕТ
по расчетно-графической работе
по дисциплине «Информационно-измерительные и управляющие системы»
Синтез узла информационно-управляющей системы
Вариант № 3
ОГУ 11.03.04. 4016. 003 О
Руководитель проекта
доцент, канд. тех. наук
_______________ С. А. Сильвашко
"___"_______________2016 г.
Исполнитель
студент группы 12ЭН(б)ПЭ
________________ А. А. Галузин
"___"_______________2016 г.
Оренбург 2016
Содержание
1 Разработка структурной схемы.. 3
2 Разработка функциональной схемы.. 5
3 Расчет погрешностей каналов. 7
Разработка структурной схемы
Согласно варианту задания, представленному на рисунке 1, требуется разработать структурную схему информационно-измерительного узла.
Рисунок 1 – Задание на работу
Исходя из задания, можно предположить, как будет реализована структурная схема. Датчик температуры собранный по мостовой трехпроводной схеме, выдаёт постоянное напряжение. В точке максимума температурной шкалы оно равно:
, где (1)
R6 = 6,8 кОм, = 10 Ом
Для датчика переменного тока Iп1 потребуется выпрямитель со сглаживающим фильтром, которые из переменного тока выделят эквивалентную постоянную составляющую. Определим выходное напряжение с датчика:
(2)
.
(3)
=
Так как выходное напряжение датчика во много раз меньше максимального входного напряжения АЦП, то требуется масштабирующий усилитель для сопряжения максимальных уровней напряжения на выходе фильтра и входе АЦП.
Выходное напряжение датчика постоянного напряжения также в несколько раз будет отличаться от максимального входного напряжения АЦП, поэтому также для согласования максимальных уровней напряжений на выходе датчика и входе АЦП ставится масштабирующий усилитель.
Для экономии средств будем использовать один АЦП, к которому по очереди будет коммутироваться каждый измерительный канал с помощью аналогового мультиплексора. Для коммутации трех измерительных каналов мультиплексору потребуется два адресных входа.
Цифровые выходы АЦП подключим к параллельным портам микропроцессорного устройства (MPU). Также потребуются управляющие связи от MPU к мультиплексору и АЦП.
Исходя из этих предположений построим структурную схему, представленную на рисунке 2.
Рисунок 2 – Структурная схема информационно-измерительного узла
На рисунке 3 показан расчет коэффициентов передачи блоков информационно-измерительного узла
Рисунок 3 – Расчет коэффициентов передачи
Разработка функциональной схемы
Расчет датчика температуры
В связи с тем, что термометр сопротивления обладает маленьким сопротивлением, его необходимо включить по мостовой трехпроводной схеме (рисунок 4). Для ослабления изменения тока, протекающего через плечо R6, R3 необходимо, чтобы выполнялось условие: R4 = R7 ≥ R3* 102. Пусть R4= R7 = 6,8 кОм. Тогда можно считать, что через плечо R6, R3 течет постоянный ток:
. (4)
=
Для балансировки моста необходимо, чтобы в начальной точке температурной шкалы сопротивление R6= R(tmin)= 50 Ом. В этом случае напряжение выхода с моста UМ(tmin)= 0 В. Определяем величину UМ(tmax) в конце температурной шкалы:
(5)
Для согласования этой величины с UАЦП = 10 В необходимо включить масштабирующий усилитель с коэффициентом усиления:
(6)
Принимаем R10 = 9.8 кОм, R11 = 200 Ом.
Учитывая низкоомный характер датчика температуры, можно допустить, что воздействие внешних полей в области высоких частот будет несущественным и отказываемся от ФНЧ. На рисунке 5 приведена схема включения датчика температуры.
Рисунок 4 – Схема включения датчика температуры