Проектирование блока смены светофильтров фотокалориметра КФК 3 с микропрограммным управлением
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Введение
Решающими факторами повышения производительности труда, сближения физического и умственного труда являются механизация и автоматизация производства. Под механизацией понимается применение машин и механизмов, заменяющих мускульный труд рабочего. В полностью механизированных производствах роль человека сводится к управлению и наладке машин и механизмов. Автоматизация - это механизация управления производственными процессами. В автоматизированном производстве обслуживающий персонал занимается наладкой и ремонтом механизмов и систем управления. Вместе с тем появилась новая область приложения труда инженеров на производстве - математическое обеспечение систем автоматического управления.
В последнее десятилетие претерпели значительные изменения все аспекты автоматизации. Если теория автоматического управления развивалась эволюционным путем, то развитие элементной базы систем автоматического управления претерпело революционные изменения. Появление полупроводниковых приборов, интегральных схем и особенно цифровой и микропроцессорной техники существенно расширило функциональные возможности систем автоматического управления технологическими процессами и установками.
В настоящее время невозможно решить задачу автоматизации производства без применения микроэлектроники. Микроэлектроника как новое научно-техническое направление решает проблему создания высоконадежной, экономической и миниатюрной радиоэлектронной аппаратуры, вычислительной техники и систем автоматизации при широком наборе выполняемых функций и большом объеме перерабатываемой информации.
Развитие микроэлектронной технологии ведет к повышению уровня автоматизации и снижению стоимости систем управления. И в большой мере это связано с развитием микропроцессорной техники.
Замечательным свойством микропроцессорных систем является их высокая гибкость, возможность быстрой перенастройки при необходимости даже значительных изменений алгоритмов управления. Как правило, перенастройка осуществляется программным путем без существенных производственных затрат. Более того, микропроцессоры позволяют легко реализовать принципы открытых систем, функциональные возможности которых могут наращиваться по мере необходимости или по мере появления новых технических средств. Тем самым обеспечивается соответствие технического уровня микропроцессорных систем управления самым современным требованиям в течение длительного времени. Универсальность микропроцессорных систем обеспечивает их доступность широкому кругу потребителей.
Характерные особенности микропроцессорных информационно - управляющих систем, предназначенных для автоматизации технологических процессов:
наличие ограниченного набора четко сформулированных задач;
требования оптимизации структуры системы для конкретного применения;
работа в реальном масштабе времени, т.е. обеспечение минимального времени реакции на изменение внешних условий;
наличие развитой системы внешних устройств, их большое разнообразие;
существенное различие функциональных задач;
высокие требования по надежности с учетом большой продолжительности непрерывной работы;
сложные условия эксплуатации;
обеспечение автоматического режима работы или режима с участием оператора как элемента системы.
1. Описание фотоколориметра КФК - 3
.1 Принцип действия и назначение колориметра
Принцип действия колориметра основан на поочередном измерении светового потока F0, прошедшего через растворитель или контрольный раствор, по отношению к которому производится измерение, и потока F, прошедшего через исследуемую среду.
Световые потоки F0, F фотоприемниками преобразуются в электрические сигналы U0 и U, которые обрабатываются микро-ЭВМ колориметра и представляются на цифровом табло в виде коэффициента пропускания, оптической плотности, концентрации, активности.
С помощью микро-ЭВМ расiитывается коэффициент пропускания исследуемого раствора по формуле.
.
где - величина сигнала при перекрытом световом потоке.
Оптическая плотность исследуемого раствора расiитывается по формуле
.
Измерение концентрации исследуемого раствора на колориметре возможно при соблюдении основного закона светопоглощения, т.е. при линейной зависимости оптической плотности исследуемого раствора от концентрации С.
Концентрация исследуемого раствора расiитывается по формуле:
.
где - коэффициент факторизации, получаемый из градуировочных данных. Активность А расiитывается по формуле
.
где и - оптическая плотность исследуемого раствора в начале и в конце измерения; t - время измерения в минутах.
Градуировочная характеристика составляется потребителем по набору растворов с известной концентрацией.
.2 Блок-схема электрическая колориметра
Электрическая блок-схема колориметра (рис. 1.) состоит из преобразователей светового излучения в электрические сигналы (фотоприемников), измерительного усилителя постоянного тока (УПТ), стабилизаторов напряжения и микропроцессорной системы.
Фотоприемники и измерительный УПТ с переключателем фотоприёмников размещены в колориметрическом блоке (А1); стабилизаторы напряжения - в блоке питания (A3), а микропроцессорная система (А2) в верхней части прибо