Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Министерство образования и науки Российской Федерации
Пензенский государственный университет
Кафедра Автоматика и телемеханика
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:
Измерительные преобразователи систем управления
Тема: Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное
Пенза 2011
Содержание
Введение
. Выбор структурной схемы измерительного преобразователя и определение общего коэффициента передачи
. Расчет предварительного усилителя
.1 Выбор типа операционного усилителя
.2 Расчет параметров модели погрешности
.3 Расчет значений элементов
. Расчет выпрямителя
.1 Выбор типа операционного усилителя и схемы выпрямителя
.2 Расчет значений элементов
. Расчёт фильтра
. Расчёт буферного каскада
. Определение расчётного значения общего коэффициента передачи
. Выбор стабилизатора напряжения
. Описание принципиальной схемы
Заключение
Список использованных источников
Введение
Измерительные преобразователи для систем управления предназначены для информационной связи первичных источников информации (датчиков) и исполнительных устройств системы управления.
Такие преобразователи выполняются, как правило, с использованием интегральных схем. Применение интегральных схем позволяет сократить сроки проектирования, резко увеличить надёжность и срок службы изделия, уменьшить его стоимость и применять при изготовлении прогрессивные технологии массового производства.
При проектировании преобразователей чаще всего используется набор некоторых универсальных элементов, позволяющих строить каскады преобразования с разными функциями путём различного включения навесных пассивных элементов.
В данной работе в качестве такого универсального элемента используется операционный усилитель.
Операционный усилитель специально разработан и согласно ГОСТу предназначен для использования в схемах с отрицательной обратной связью в качестве преобразователя аналоговых электрических сигналов. На основе операционного усилителя возможно построение широкого класса линейных и нелинейных преобразователей в частотном диапазоне до нескольких сотен килогерц.
1. Выбор структурной схемы измерительного преобразователя и определение общего коэффициента передачи
Измерительный преобразователь должен усиливать входной переменный сигнал наряду с его выпрямлением, причём общая погрешность преобразованного постоянного выходного сигнала не должна превышать заданного значения в оговоренном диапазоне частот.
Так как предполагается в качестве основных активных элементов использовать операционные усилители (ОУ), для которых заданная верхняя граница частоты усиления практически является предельной, основной коэффициент усиления предполагается реализовать в тракте усиления постоянного напряжения. Поэтому структурная схема преобразователя (см. рис.1) должна состоять из следующих блоков:
предварительного усилителя (У) переменного напряжения, обеспечивающего максимально возможный коэффициент усиления на частоте fВ с заданной погрешностью (и одновременно являющийся фильтром верхних частот);
выпрямителя (В), осуществляющего преобразование выходного напряжения усилителя в пульсирующее постоянное;
сглаживающего фильтра (Ф) (фильтра нижних частот), уменьшающего пульсации выпрямленного напряжения до значения, меньшего, чем погрешность преобразования на частоте fН, и одновременно имеющего некоторый коэффициент усиления по напряжению;
буферный каскад (БК), обеспечивающего требуемый коэффициент усиления всего измерительного преобразователя.
Рис. 1 - Структурная схема измерительного преобразователя
Общий коэффициент передачи К определяется соотношением выходного и входного сигналов напряжения:
При последовательном соединении каскадов общий коэффициент преобразования равен произведению их коэффициентов:
Предварительно назначены К1=2, К2=1, К3=8, К4=12.
2. Расчёт предварительного усилителя
.1 Выбор типа операционного усилителя
В качестве активного элемента предварительного усилителя выберем ОУ, имеющий наибольшее быстродействие (максимальную частоту единичного усиления) - ОУ типа К154УД4. Его параметры приведены в табл.1, а схема включении - на рис.2.
Таблица 1
Напряжения питания Uп, В517Ток потребления Iп, мА7Выходное напряжение Uвых, В (для Uп=15В)10Напряжение смещения Uсм, мВ6Входные токи Iвх, мкА1Разность входных токов ? Iвх, мкА0,3Коэффициент усиления, тыс.8Коэффициент подавления синфазного сигнала, дБ72Частота единичного усиления f1, МГц30
Рис. 2 - Схема включения ОУ типа К154УД4
Компенсация напряжения смещения осуществляется с помощью резистора и потенциометра, показанных на рис.2.
Для реализации каскада выберем схему инвертирующего усилителя, приведённую на рис. 3.
Рис. 3 -Инвертирующий усилитель
ОУ представляет из себя двух- или трёхкаскадный усилитель. АЧХ каждого каскада является инерционным звеном 1-го порядка, коэффициент передачи которого уменьшается на 20дБ/дек (то есть в 10 раз при увел