Разработка микроконтроллерного устройства стабилизации температуры
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?тервал времени, то есть усреднением. Если этот интервал сделать кратным периоду основной помехи, то помеха подавляется полностью. Это свойство особенно полезно для измерения зашумленных низкоуровневых сигналов, например э.д.с. термопары.
В интегральных микросхемах ПНЧ используется метод интегрирования входного сигнала с импульсной компенсацией заряда интегрирующего конденсатора. Для получения высокой точности и стабильности преобразования необходимо обеспечить постоянство вольт-секундной площади импульса обратной связи. Лучшей точностью и стабильностью обладают синхронизируемые ПНЧ, в которых длительность импульса обратной связи стабилизирует кварцевый резонатор.
Отечественная промышленность выпускает несинхронизируемый ПНЧ типа КР1108ПП1 и аналогичный КР1143ПП1. Их зарубежные аналоги, совместимые по выводам - ADVFC32 фирмы Analog Devices, VFC32 и VFC320 фирмы Burr-Brown. Упрощенная функциональная схема такого ПНЧ показана на рис. 1. ПНЧ включает в себя усилитель А1, компаратор А2, одновибратор, источник стабильного тока I0, аналоговый ключ S и выходной транзистор. Для построения ПНЧ микросхему следует дополнить двумя конденсаторами С1, С2 и двумя резисторами R1, R2. Элементы R1, С1, А1 образуют интегратор. Конденсатор С2 задает длительность импульса одновибратора t = kC2, где k определяется характеристиками микросхемы (в VFC32 I0 = 1 мА, k = 75 кОм). Импульсы тока I0 уравновешивают ток, вызываемый входным напряжением VIN
Рисунок 3 - Типовая схема включения
Для коммутации нагрузки применяем твердотельное реле марки 5П20Б1, способное коммутировать 4000 вольт постоянного тока и диодный мост, собранный из 4 диодов.
Корректную работу кнопок обеспечивает шифратор типа К555ИВ3, его применение исключает неоднозначную ситуацию, при нажатии на несколько кнопок одновременно. Изменение на логической 1 на логический 0 на входе шифратора приведет к записи кода с кнопок в триггеры микросхемы, на ее инверсных выходах появится прямой код нажатой кнопки.
Для высокой точности следования тактовых импульсов тактового генератора микроконтроллера применяем кварцевый резонатор с частотой резонанса 4 мегагерца.
2. Расчетно-конструкторская часть
.1 Расчет размеров элементов печатного рисунка
При конструировании печатных плат используются четыре главных критерия выбора: габаритный критерий, критерий плотности рисунка и толщины проводящего слоя, критерий числа слоев, критерий материала основания. Помимо главных критериев, должны учитываться вспомогательные, которые служат для проверки и уточнения, с несложной коррекцией конструкции, выбранных по главным критериям решений. К вспомогательным критериям относятся электрические ограничения по паразитным параметрам, тепловые ограничения, ограничения по массе, по трудоемкости изготовления, по безотказности, ремонтопригодности и др.
Выбор габаритов печатной платы (длина, ширина) связан с разбиением печатной платы на функционально законченные части. Размеры сторон печатных плат должны соответствовать ГОСТ10317-79, который предъявляет следующие требования к печатным платам:
- необходимо разрабатывать печатные платы простой прямоугольной формы с отношением сторон не более 3:1 и размерами любой стороны не более 470 мм.
- длину стороны печатной платы выбирают таким образом, чтобы она была кратной: 2,5 при длине до 100 мм; 5 при длине свыше 100 до 350 мм; 10 при длине свыше 350 мм.
Увеличение размеров печатной платы ведет к повышению погрешностей при их изготовлении. Отклонение от прямоугольной, наличие и вырезов увеличивают трудоемкость изготовления.
Коробление печатных плат происходит вследствие слоистой структуры основания, содержащего диэлектрические и проводящие слои, расширение которых при нагревании и сжатие при охлаждении различно. Чем больше длина платы, тем коробление значительнее, т.е. больше опасность обрыва проводников, замыкания, отрыва паяных контактов при температурных деформациях. Температурные деформации относятся к медленно действующим механическим деформациям. Динамические деформации в результате вибрационных и ударных перегрузок и линейных ускорений, передаваемых на печатную плату от объекта на котором установлено изделие, также уменьшается с уменьшением размера печатной платы.
Ухудшение теплоотвода из центра платы, протекающего по механизму теплопроводности, наблюдается с увеличением размеров печатной платы.
С учетом выше изложенных соображений, была произведена компоновка схемы, в результате которой определено, что оптимальными размерами печатной платы устройства являются: длина 120 мм и ширина 60 мм.
Учитывая требование ГОСТ 10317-79 определяющего кратность сторон, принимаем следующие размеры сторон печатной платы устройства: длина 120 мм и ширина 60 мм.
Габаритный критерий тесно связан с той плотностью, с которой может быть выполнен рисунок. В таблице 2.1. приведены параметры трех классов плотности рисунка определенных ГОСТ23751-86.
Основные геометрические параметры элементов печатного рисунка изображены на рис.4.
Рисунок 4 - Основные геометрические параметры элементов печатного рисунка
Нп - толщина печатной платы; Нм - толщина материала основания печатной платы; hф - толщина фольги; b - гарантийный поясок; D - диаметр контактной площадки; d - диаметр отверстия; S - расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка; t --ширина печатного проводника; Q - ширина от края печатной платы, выреза, п