Мехатронные информационные устройства и системы
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?
Пьезоэлектрический датчик
Необходимо:
? найти максимальную ЭДС датчика;
? определить модуль чувствительности схемы;
? определить максимальное выходное напряжение с усилителя;
Исходные данные:
? пьезоэлектрический модуль, Кл/Н;
? механическая сила, Н;
? частота, f = 14000 Гц;
? радиус кристалла, м;
? высота кристалла, м;
? диэлектрическая составляющая, ;
? входное сопротивление усилителя, Ом;
? входная ёмкость усилителя, Ф;
? коэффициент усиления, K = 10;
? диэлектрическая постоянная, .
Определяем выходную ёмкость с датчика по формуле 18.
, (18)
Ф.
Механическое воздействие подчиняется заданному закону
.
Определяем максимальную ЭДС датчика по формуле 19.
, (19)
.
Определяем максимальное входное напряжение по формуле 20.
, (20)
В.
Модуль чувствительности заданной схемы определяется заданным выражением 21.
, (21)
где .
График изменения модуля чувствительности представлен на рисунке 12.
Рисунок 12 ? График изменения модуля чувствительности
Определяем максимальное выходное напряжение с усилителя по формуле 22.
, (22)
В.
Преобразование экспериментальных данных в аналитическую функцию. Необходимо:
? по полученным экспериментальным данным с датчика, отображающих зависимость выходного напряжения от массового расхода воздуха, построить аналитическую функцию для дальнейшего расчёта микроконтроллером промежуточных значений.
? построить график относительной погрешности расхождения экспериментальных данных выходного напряжения от аналитических.
Исходные данные:
? экспериментальные данные выходного напряжения, = [7,389; 3,320; 1,492; 0,670; 0,301; 0,135; 0,061] мВ.
? экспериментальные данные расхода воздуха, M = [0; 1; 2; 3; 4; 5; 6] г/сек.
Аналитическая зависимость должна иметь вид , где a и b ? коэффициенты.
Общая формула метода наименьших квадратов - формула 23.
, (23)
Прологарифмируем экспериментальные значения выходного напряжения, ? возьмём натуральный логарифм от каждого значения из массива .
Наёдём коэффициенты a и b из системы уравнений 23. Здесь значения соответственно равны данным из массива M; значения соответственно равны данным из массива .
В результате решения системы уравнений получаем значения искомых коэффициентов: a = - 0,788 и b = 1,946.
Аналитическая зависимость при найденных значениях коэффициентов a и b представлена на рисунке 13.
Рисунок 13 ? График аналитической зависимости и экспериментальных данных .
Найдём относительную погрешность расхождения экспериментальных данных выходного напряжения от аналитических. Отметим, что в качестве экспериментальных данных при расчёте погрешностей используем массив . В качестве аналитических данных полученные из графика (рисунок 13) значения . В качестве истинных значений принимаем аналитические данные.
Итак, имеем= [7,389; 3,320; 1,492; 0,670; 0,301; 0,135; 0,061 мВ и= = [7,000; 3,184; 1,448; 0,658; 0,299; 0,136; 0,061].
Относительную погрешность определяем по формуле 24.
, (24)
Полученные значения относительной погрешности .
Информационная пропускная способность.
По каналу передачи данных передаётся двоичная однополярная битовая последовательность, представленная на рисунке 14.
Рисунок 14 ? Двоичная однополярная битовая последовательность
Необходимо:
? определить пропускную способность передачи по каналу передачи данных при воздействии помехи с заданными параметрами;
? определить информационный КПД передачи данных в единицу времени при воздействии помехи с заданными параметрами;
? определить мощность сигнала помех, при которых передача информации не осуществляется.
? построить график зависимости энергетического КПД и пропускной способности при воздействии помехи с заданными параметрами от длительности бита и напряжения бита.
Исходные данные:
? длительность бита, сек.;
? входное сопротивление, R = 50 Ом;
? амплитуда бита, E = 5В.
? напряжение помехи, В.
Определим полосу частот с 90% -ой передачей данных по формуле 25.
, (25), .
Определяем частоту воздействующей помехи по формуле 26.
, (26), Гц.
Мощность полезной информации определяем по формуле 27.
, (27), Вт.
Действительное значение определяем по формуле 28.
, (28), В.
Определяем мощность шума по формуле 29.
, (29), Вт.
Пропускную способность определяем по формуле 30.
, (30), .
Определяем коэффициент потери точности по формуле 31.
, (31), .
Информационный КПД определяем по формуле 32.
, (32) ,.
Энергетический КПД определяем по формуле 33.
, (33), .
Зависимость пропускной способности от напряжения бита имеет вид
, где , .
График зависимости представлен на рисунке 15.
Рисунок 15 ? График зависимости
Зависимость энергетического КПД от длительности бита имеет вид , где , . График зависимости представлен на рисунке 16.
Рисунок 16 ? График зависимости
Зависимость энергетического КПД от напряжения бита имеет вид , где , . График зависимости представлен на рисунке 17.
Рисунок 17 ? График зависимости
&