Разработка измерительной части системы регулирования температуры
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
С выхода мостовой измерительной схемы напряжение, соответствующее измеряемой температуре, поступает на усилитель, в котором происходит масштабирование и линеаризация измеряемого сигнала. Для контроля температуры, линеаризированный сигнал поступает на АЦП, с которого цифровой сигнал переходит на индикатор показывающий значение температуры регулируемого объекта. С выхода усилителя сигнал также подается на компаратор.
Сигнал от компаратора подаются на ЦУУ заданное ФАЛ. При срабатывании компаратора ЦУУ вырабатывает сигнал, который запускает формирователь импульсов на таймере. Импульсы поступают на счетчик. Сигнал с выхода счетчика подаётся на исполнительный механизм.
Описание электрической схемы электронного устройства
В данном электронном устройстве (приложение 2) датчик температуры установлен на объекте технологического контроля и управления. В качестве датчика температуры используется терморезистор.
При нагревании терморезистора, его сопротивление нелинейно возрастает. В свою очередь датчик температуры подключен к мостовой измерительной схеме, которая преобразует изменение сопротивления датчика в напряжение U, снимаемое с выхода измерительной схемы, которая уравновешивается при температуре 200C..
С выхода мостовой измерительной схемы напряжение, соответствующее измеряемой температуре, поступает на усилитель, в котором происходит масштабирование и линеаризация измеряемого сигнала.
Сигналы с датчиков поступают на логический элемент, выполненный для реализации заданного ФАЛ (13310 = 100001012). Логический элемент выполнен на двух микросхемах: И-НЕ и ИЛИ-НЕ логики. Когда состояние датчиков будет соответствовать комбинации входных сигналов, чтобы на выходе логического устройства установилась логическая единица, заработает генератор импульсов на таймере, а счётчик начнёт считать импульсы для задачи работы исполнительного устройства.
После запуска формирователя импульсов на таймере температура на объекте технологического контроля должна подняться до T2=60, 0C и поддерживаться такой 25 минуты после чего опустится до T1=35, 0C.
Сигнал с выхода счётчика делителя подаётся на исполнительное устройство. В качестве исполнительного устройства выступает реле РЭС6 РФ0.452.125
В качестве АЦП будет использоваться микросхема КР572ПВ2 специально ориентирована на работу с АЛС324Б, при помощи которого будет осуществляться индикация. Напряжение питания АЦП +5В.
Описание электрической схемы источника питания
Источник питания (рис.30) состоит из трансформатора, трехфазного выпрямителя с отводом от нулевой точки на диодах VD2-VD4, индуктивно-емкостного фильтрующего устройства Г образного типа и стабилизатора напряжения на интегральных микросхемах К140EH2A. Конденсаторы С10 - С13 предназначены для получения поляризованного напряжения.
Выбор и расчёт элементов схемы электронного устройства. Расчет цепи датчика: термистора СТ6-1Б
Рис.17. Схема преобразователя сопротивление-напряжение.
температурный коэффициент сопротивления (ТКС)
Найдем отсюда коэффициент A
Построим график зависимости сопротивления от температуры.
Рис 18. Температурная характеристика СТ6-1Б при
Построим график зависимости выходного напряжения от температуры.
Рис 19. Зависимость выходного напряжения от температуры
Отсюда найдём максимально допустимый ток, протекающий через терморезистор:
Выберем операционный усилитель DA3 - К140УД11. Для него:
180
72,6
,44 В
Возьмем
72,6=72,42 кОм
Резисторы
Мощность рассеиваемая на резисторах:
В результате проведенных расчетов, получили следующие номинальные значения элементов:
R1 - МЛТ-0,125Вт-24кОм5%
R2 - МЛТ-0,125Вт-24кОм5%
R3 - МЛТ-0,125Вт-180Ом5%
R5 - МЛТ-0,125Вт-10кОм5%
R6 - МЛТ-0,125Вт-10кОм5%
DA1 - К140УД11
DA2 - К140УД11
Расчет функционального усилителя
Т.к. на выходе преобразователя сопротивление - напряжение сигнал нелинейный, то для линеаризации воспользуемся функциональным усилителем (рис.20):
Рис.20 Схема функционального усилителя
Максимальное выходное напряжение по модулю не должно превышать 0,9max{}.
Максимальное по модулю входное напряжение не должно превышать Uп/4.
Разобьем нашу передаточную функцию на требуемое количество участков аппроксимации при этом будут получены соответствующие значения напряжений в узлах аппроксимации
(UВХ i; UВЫХ i);
Занесем эти значения в таблицу 2.
Таблица 2
Uвх, В0.0670.673Uвых, В-3.5-5-6T, 0C355060
Примем R9=10 кОм
Сопротивления относительно малы, поэтому ими пренебрегаем. Примем напряжения питания преобразователя:
Для того, чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, а также подключить индикацию будем использовать компаратор в интегральном исполнении К521СА2. Напряжение срабатывания для данного компаратора задается с помощью делителя R7-R8 и подается на неинвертирующий вход. Для данной схемы оно равно -6 В. При достижении напряжения срабатывания на инвертирующем входе комп