Система централизованного контроля параметров судовой энергетической установки
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ивления от температуры;
Исходные данные для выполнения расчета согласно расчету следующие:
количество контролирующих каналов:
i=10
максимальное контролируемое значение температуры:
t=400
минимальное контролируемое значение температуры:
.2 Выбор и расчет датчика
Учитывая исходные данные для расчета и с учетом того, что контролируемая температура t=400 выбираем согласно источника [2] платиновый термометр сопротивления ТСМ, имеющий номинальное сопротивление 100 Ом. Сопротивление выбиралось из соображений снижения влияния сопротивления соединительных проводов.
Характеристика датчика представлена на рисунке 2.
Изменение сопротивления в функции температуры выражается формулой:
,
где температура ;
R0=100 Ом
a = 3,9410-3 1/0C ;
b = -5,810-7 1/0C.
Ом
На основании (1) произведем расчет и построим таблицу 1,для построения реальной характеристики датчика.
Таблица 1. Исходные данные для построения реальной характеристики медного термометра сопротивления ТСМ 100.
050100150200250300350400100119.6139.3158.8176.4194.8212.9230.7248.3019.639.358.876.494.8112.9130.7148.3
Рисунок 2. Реальная характеристика платинового термометра сопротивления ТСП100.
.3 Расчет нормирующего преобразователя
Нормирующий преобразователь (рис.3) обеспечивает унифицированный выходной сигнал, независимо от диапазона изменения выходного сигнала датчика, что делает возможным дальнейшую обработку сигналов в СЦК.
Рисунок 3. Схема включения датчика и нормирующего преобразователя.
В соответствии со схемой (рис.3) произведем расчет нормирующего преобразователя согласно указаний :
1.Для схемы (рис.3) выбираем резисторы моста: R1= R2= R3
2.По характеристике (рис.2) определим увеличение сопротивления датчика при воздействии на него максимальной температуры, т. е при tmax =400;
.Напряжение питания моста будем выбирать из условия, что ток через датчик не должен, превышать 5-10 мА, во избежание саморазогрева. Примем напряжение питания равным один вольт и проверим условие:
При = :
При
Согласно вышеприведенным расчетам, ток через датчик не превышает допустимого значения и при увеличении температуры будет уменьшаться.
.Зададимся Uнп=10В, что соответствует tmax =400.
.Из формулы:
Из формулы (3) выразим и найдем его величину.
Ом
.Найдем сопротивление резисторов
7.Сопротивление нагрузки ОУ общего применения недолжно быть менее одного, двух килоом, чтобы не превышать максимальный допустимый ток ОУ . В схеме (рис.3) нагрузочными сопротивлениями являются резисторы по отношению к выходу включенные параллельно, т. е они играют роль сопротивления нагрузки:
Так как сопротивление нагрузки менее 1кОм, то для увеличения максимального выходного тока на выходе DA1 устанавливаем усилитель мощности. Транзисторы VT1 и VT2 включены каждый по схеме эмиттерного повторителя, что изображено на рис. 2.3.
Рисунок 4. Уточнённая схема включения датчика и нормирующего преобразователя
8.Рассчитаем характеристику преобразователя как функцию выходного напряжения.
где 0-148.3 смотри таблицу 2;
На основании формулы (8) произведем расчет и составим таблицу 3, по данным которой построим график выходной характеристики.
Таблица 2 Исходные данные для построения характеристики.
050100150200250300350400019.639.358.876.494.8112.9130.7148.301.252.53.7556.257.58.7510
Рисунок 5. Характеристика датчика и нормирующего преобразователя
Как видно из графика (рис. 5) зависимость нелинейная, в связи с тем, что в качестве датчика используется платиновый термометр сопротивления, т. е присутствует погрешность . То есть данную зависимость необходимо линеаризовать. Линеаризацию произведём с помощью программы LINEAR.
Задаём погрешность 1%.
Получаем:
Таблица 3 Линеаризованные данные для построения характеристики
04080120160200240280320360400012345678910
Рисунок 6 - Линейная характеристика датчика и нормирующего преобразователя
В завершении расчета выберем из стандартного ряда стандартные значения резисторов.
.4 Краткое описание работы нормирующего преобразователя
При температуре равной нулю мост сбалансирован и напряжение нормирующего преобразователя равно нулю. С увеличением контролируемой температуры, увеличивается сопротивление терморезистора и напряжение в диагонали измерительного моста соответственно не равно нулю. Измененное напряжение усиливается в операционном усилителе. С помощью резисторов регулируется линеаризация графика зависимости . Схема обеспечивает в целом пропорциональное изменение напряжения от нуля, при нулевой температуре до десяти вольт, при температуре четыреста градусов.
3 Структурная схема блока измерения и назначение его элементов
Рисунок 7 - Структурная схема блока измерения
Назначение элементов структурной схемы.
Преобразователь напряжение - частота (ПНЧ) - преобразует измеряемое напряжение постоянного тока Uх в частоту импульсов:
fx = kUx
где k - коэффициент преобразования ПНЧ.
В качестве ПНЧ используется генератор пилообразного напряжения на ОУ. Он состоит из интегратора и компаратора. Транзистор выполняет роль ключа. На выходе генератора вырабатыв?/p>