close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Курсач по Дмитриеву

код для вставкиСкачать
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Кафедра микросистемной техники, материаловедения и технологий
Курсовая работа
На тему: "Интеллектуальный датчик температуры"
Выполнил:
Студент группы № ИМ-11
Ваничкина М.
Проверил:
Дмитриев А.В.
Москва, 2013
Содержание
Введение..................................................................................................31. Выбор датчика температуры для построения ИДТ........................................42. Разработка структурной и принципиальной электрической схемы...................73. Разработка блок-схемы алгоритма работы ИДТ............................................84. Расчёт параметров блоков ИДТ................................................................14 Заключение...............................................................................................18 Список использованной литературы..........................................................19 Введение.
В век бурного развития науки и техники для управления сложными динамическими объектами используются методы и технологии искусственного интеллекта как средства борьбы с неопределенностью внешней среды. Примером этой технологии являются интеллектуальные датчики, разрабатываемые в дипломном проекте.
Можно дать следующее определение интеллектуального датчика: это датчик, обладающий способностью автоматической адаптации к источнику сигнала и окружающей среды, а также способностью программировать свои функции, корректировать ошибки измерений.
Интеллектуальный датчик представляет собой электронное устройство, основанное на объединении чувствительных элементов, схем преобразования сигналов и средств микропроцессорной техники. Он способен самостоятельно подстраиваться под условия эксплуатации и непрерывно регулировать свою чувствительность в целях достижения максимальной эффективности. Своим интеллектом датчики обязаны микропроцессорным технологиям. Микропроцессор ― это мозг датчика, позволяющий устройству "изучать" условия, в которых оно работает. Являясь самообучающейся микропроцессорной системой, такой датчик способен обрабатывать большие объемы информации с высокой скоростью. Именно благодаря микропроцессорам сегодня у пользователя есть весьма удобные в установке, настройке и применении датчики.
Одним из основных принципов интеллектуального подхода к созданию исполнительных механизмов нового поколения заключается в переносе функциональной нагрузки от механических узлов к интеллектуальным (электронным, компьютерным и информационным) компонентам, которые легко перепрограммируются под новые задачи.
В автоматических системах управления и контроля интеллектуальные датчики выполняют следующие основные функциональные задачи:
― преобразование входного сигнала в сигнал требуемого вида с воспроизводимой функциональной связью между ними;
― преобразование полученного сигнала в цифровую форму, обеспечивающую помехозащищенную передачу к устройству обработки данных по каналу связи;
― избирательную регистрацию и предварительную обработку выходного сигнала;
― подавление существенных для решения данной задачи помех и возмущающих воздействий;
― обеспечение и контроль собственного функционирования.
Данная ВКР посвящена разработке интеллектуального датчика температуры (ИДТ), проводящего измерения с частотой не менее 20 Гц и работающего в диапазоне (-200; +800)°С. Будет осуществляться выбор датчика температуры для построения ИДТ, разработка блок-схемы алгоритма работы ИДТ, расчёт параметров блоков ИДТ, расчёт быстродействия и точности ИДТ, разработка принципиальной электрической схемы ИДТ. Исходные данные проектирования:
― рабочий диапазон температур: (-200; +800)°С;
― предел допускаемой основной погрешности δор=0,1%;
― частота измерений Fn ≥200Гц;
― максимальная скорость изменения температуры 0,1;
― напряжение питания 5В или 3,3В;
― используемый микроконтроллер ds PIC30F6014A;
― интерфейс связи с ЦЭВМ - HART по кабельной линии связи.
1. Выбор датчика температуры для построения ИДТ
Контроль над температурой составляют основу многих технологических процессов. Измерение температуры жидкости, газа, твердой поверхности или сыпучего порошка - каждый случай имеет свою особенность, которую необходимо понимать, чтобы измерения максимально соответствовали поставленной задаче. Существует множество датчиков температуры, построенных с использованием различных физических законов. В данной главе рассмотрим основные типы датчиков для измерения температуры, их особенности, слабые и сильные стороны, задачи, для которых они предназначены и выберем тип датчиков, которые будем использовать для построения ИДТ.
При рассмотрении датчиков температуры для промышленного применения, можно выделить их основные классы: кремниевые датчики температуры, биметаллические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндикаторы, термисторы, термопары, термометры сопротивления, инфракрасные датчики температуры.
Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур для таких датчиков составляет от -50°С до +150°С. Внутри этого диапазона кремниевые датчики температуры показывают хорошую линейность и точность. Производство в одном корпусе такого датчика не только самого чувствительного элемента, но и схем усиления и обработки сигнала, обеспечивает датчику хорошую точность и линейность внутри температурного диапазона. Встроенная в такой датчик энергонезависимая память позволит индивидуально откалибровать каждый прибор. Преимуществом можно назвать большое разнообразие типов выходного интерфейса. Это может быть напряжение, ток, сопротивление, цифровой выход и т.д. Недостатками кремниевых датчиков температуры можно отметить узкий температурный диапазон и относительно большие размерами по сравнению с аналогичными датчиками других типов, особенно термопарами. Кремниевые датчики температуры применяются, в основном, для измерения температуры поверхности, температуры воздуха, особенно внутри различных электронных приборов. Биметаллический датчик температуры изготовляется из двух разнородных металлических пластин, скрепленных между собой. Различные металлы имеют, соответственно, различный коэффициент расширения при той или иной температуре. При скреплении полосок из этих металлов между собой и нагревании (или охлаждении), они деформируются. В биметаллических датчиках пластины размыкают или замыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40°С до +550°С. Биметаллические датчики используются для измерения поверхности твердых тел или для измерения температуры жидкости. Основным преимуществом датчиков является простота и надежность конструкции, возможность работы без электрического тока, низкая стоимость. Также биметаллические датчики температуры имеют большой разброс характеристик, а так же большой гистерезис переключения, особенно при низких температурах. Жидкостные и газовые термометры наиболее старые типы датчиков температуры. Жидкостные термометры используют эффект расширения жидкостей при повышении температуры. В качестве жидкостей используется спирт или ртуть в диапазоне комнатных температур. Для измерений низких температур, например в криогенной технике, может быть использован жидкий неон, а для измерения высоких температур обычно используют галлий, который находится в жидком состоянии уже от 20°С. В газовых термометрах используется эффект расширения, при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ давит через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200°С до +500°С. Термометры этого класса обычно применяются для визуального контроля температуры, либо в качестве термостатов в различных нагревателях и холодильной технике.
Термисторы. В этом классе датчиков используется эффект изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры. Обычно в качестве термисторов используют полупроводниковые материалы, как правило, оксиды различных металлов. В результате получаются датчики с высокой чувствительностью. Однако большая нелинейность позволяет использовать термисторы лишь в узком диапазоне температур. Термисторы имеют невысокую стоимость и могут изготавливаться в миниатюрных корпусах, позволяя увеличить тем самым быстродействие. Существует два типа термисторов, использующих положительный температурный коэффициент - когда электрическое сопротивление растет с повышением температуры и использующих отрицательный температурный коэффициент - здесь электрическое сопротивление падает при повышении температуры. Термисторы не имеют определенной температурной характеристики. Она зависит от конкретной модели прибора и области его применения. Основными достоинствами термисторов является их высокая чувствительность, малые размеры и вес, позволяющие создавать датчики с малым временем отклика, что важно, например, для измерения температуры воздуха. Безусловно, невысокая стоимость так же является их достоинством, позволяя встраивать датчики температуры в различные приборы. К недостаткам можно отнести высокую нелинейность термисторов, позволяющую их использовать в узком температурном диапазоне. Использование термисторов так же ограничено в диапазоне низких температур. Большое количество моделей с различными характеристиками и отсутствие единого стандарта, заставляет производителей оборудования использовать термисторы только одной конкретной модели без возможности замены.
Инфракрасные датчики температуры или пирометры измеряют температуру поверхности на расстоянии. Принцип из работы основан на том, что любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает электромагнитную энергию. При низких температурах это излучение в инфракрасном диапазоне, при высоких температурах часть энергии излучается уже в видимой части спектра. Интенсивность излучения напрямую связана с температурой нагретого объекта. Диапазон измерений температур бесконтактными датчиками от -45°С до +3000°С. Причем в диапазоне высоких температур инфракрасным датчикам нет конкуренции. Для измерения в различных диапазонах температур используются различные участки инфракрасного спектра. Для достоверного измерения температуры необходим еще ряд факторов. Прежде всего это излучательная способность. Она связана с коэффициентом отражения простой формулой: E = 1 - R, где Е - излучательная способность, R - коэффициент отражения. У абсолютно черного теля излучательная способность равна 1. У большинства органических материалов, таких как дерево, пластик, бумага, излучательная способность находится в диапазоне 0,8 - 0,95. Металлы, особенно полированные напротив имеют низкую излучательную способность, которая в этом случае будет 0,1 - 0,2. Для правильного измерения температуры необходимо определить и установить излучательую способность измеряемого объекта. Если значения будут выбраны неправильно, то температура будет измеряться неверно. Обычно показания занижаются. Корректировать излучательную способность можно определив ее для различных материалов по справочнику, либо измеряя температуру поверхности альтернативным способом, например термопарой, вносить необходимые поправки. Хорошие результаты при не очень высоких температурах дает окраска специальной термостойкой, черной краской измеряемой поверхности. Второй важной характеристикой инфракрасного датчика является оптическое отношение - это отношение расстояния до объекта измерений к размеру области с которой эти измерения ведутся. Современные инфракрасные датчики температуры имеют оптическое отношение достигающие 300:1. Преимущества инфракрасных датчиков температуры: малое время отклика, быстродействие, возможность измерения температуры движущихся объектов, измерение температуры в труднодоступных и опасных местах. Термометры сопротивления ‒ это резисторы, изготовленные из никеля, платины или меди. Это могут быть проволочные резисторы, либо металлический слой может быть напыленным на изолирующую подложку. Платина чаще всего применяется в термометрах сопротивления из-за ее высокой стабильности и линейности изменения сопротивления с температурой. Медь используется, в основном, для измерения низких температур, а никель в недорогих датчиках для измерения в диапазоне комнатных температур. Для защиты от внешней среды платиновые термометры сопротивления помещают в защитные металлические чехлы и изолируют керамическими материалами, такими как оксид алюминия или оксид магния. Такая изоляция снижает так же воздействие вибрации и ударов на датчик. Однако вместе с дополнительной изоляцией растет и время отклика датчика на резкие температурные изменения. Платиновые термометры сопротивления одни из самых точных датчиков температуры. Кроме того, они стандартизированы, что значительно упрощает их использование. Стандартно производятся датчики сопротивлением 100 и 1000 Ом. Изменение сопротивления таких датчиков с температурой дается в любых тематических справочниках в виде таблиц или формул. Диапазон измерений платиновых термометров сопротивления составляет -180°С +600°С. Несмотря на изоляцию, стоит оберегать термометры сопротивления от сильных ударов и вибрации.
Термопары представляют собой две проволоки из различных металлов, сваренных между собой на одном из концов. Экспериментальным путем подобраны пары металлов, которые в наибольшей степени подходят для измерения температуры, обладая высокой чувствительностью, временной стабильностью, устойчивостью к воздействию внешней среды. Каждый тип подходит для решения своих задач. Термопары хромель-алюмель (тип К) имеют высокую чувствительность и стабильность и работают до температур вплоть до 1300°С в окислительной или нейтральной атмосфере. Это один из самых распространенных типов термопар. Термопара железо-константан (тип J) работает в вакууме, восстановительной или инертной атмосфере при температурах до 500 С. При высоких температурах до 1500°С используют термопары платина- платина/родий (тип S или R) в керамических защитных кожухах. Они прекрасно измеряют температуру в окислительной, нейтральной среде и вакууме.
Так как из всех рассмотренных типов датчиков только термометры сопротивления позволяют реализовать измерение температуры в заданном техническим заданием диапазоне, то именно платиновые терморезисторы будем использовать для построения ИДТ.
В качестве датчика температуры в дипломном проекте будем использовать платиновые терморезисторы серии ТСП 9201, выпускаемые российской компанией "Эталон". Основные технические характеристики ТСП 9201-37 представлены в таблице 1[1].
Таблица 1
Диапазон измеряемых температур, °С -200...+800 Класс точности, % 0,025 Чувствительность, Ом/°С 0,2139 Степень защиты от пыли и воды IPSS Материал защитной арматуры Сталь Х23Ю5, ГОСТ 127662-90 Диапазон условных давлений, МПа 0,4...10,0 Длина чехла, мм 1000 Средняя наработка на отказ, ч 66700 2. Разработка структурной схемы
Структурная схема ИДТ представлена на рисунке 9.
ЧЭ ― чувствительный элемент;
ИП ―измерительный преобразователь;
ФНЧ ― низкочастотный фильтр;
НП ― нормирующий преобразователь;
АЦП ― аналого-цифровой преобразователь;
МК ― микроконтроллер;
ПП ― приёмо-передатчик;
Д ― дисплей;
АЧ ― аналоговая часть;
ЦЧ ― цифровая часть;
ЦЭВМ ― электронно-вычислительная машина.
Рис. 1 Структурная схема ИДТ
При проектировании ИДТ в качестве датчика будем использовать чувствительный элемент (ЧЭ), определяющий величину сигнала на выходе измерительного преобразователя (ИП), изменение которого отражает изменение температуры. Сигнал с выхода ИП поступает на низкочастотный фильтр (ФНЧ), который служит для уменьшения влияния широкополосных помех и ограничения минимальной частоты опроса датчика. Для обработки сигнала, поступающего с выхода аналоговой части схемы, и вывода результата измерения на дисплей (Д), будем использовать микроконтроллер (МК) со встроенным аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Нормирующий преобразователь (НП) согласовывает сигнал датчика, прошедший через частотный фильтр с уровнем сигнала, который может воспринимать АЦП. Приёмо-передатчик (ПП) служит для связи ИДТ с ЭВМ. 3. Разработка блок-схемы алгоритма работы ИДТ
Блок-схема алгоритма работы ИДТ представлена на рис. 2-6.
Рис. 2. Начало алгоритма работы ИДТ
а ― количество измерений;
b ― интервал измерений;
С ― текущее значение счётчика;
Т ― текущее значение таймера;
S ― текущий размер сообщения.
Рис. 3. Режим производства серии из а измерений (начало)
Рис. 4. Режим производства серии из а измерений (окончание)
Рис. 5. Циклический режим измерений
Рис. 6. Окончание алгоритма работы ИДТ
3.1. Первичная настройка ИДТ
Перед началом работы ИДТ выполняется настройка его параметров. Настройка включает в себя установку диапазона измерений счётчика и частоту выполнения измерений.
При настройке диапазона (калибровке датчика) измеряемых температур необходимо установить соответствие между измеряемой температурой и напряжением, которое является выходным сигналом датчика. Калибровка может производиться с помощью готовых таблиц, если не требуется особая точность измерения. Если по условиям технического задания необходимо обеспечить особую точность измерений, то калибруется не весь ИДТ, а непосредственно терморезистор, лежащий в его основе. Это делается с помощь лабораторного стенда.
Частота измерений ИДТ задаётся программно, но заданная частота не может быть меньше, чем частота преобразования АЦП.
3.2. Описание блок-схемы алгоритма работы ИДТ
Работа ИДТ начинается с приходом от ЦЭВМ команды о начале измерений, запуска управляющей программы и очистки оперативной памяти микроконтроллера. После этого производится диагностика работоспособности датчика температуры.
Если датчик является работоспособным, МК, после соответствующего запроса от ЭВМ, передаёт сообщение о неисправности. При правильном - происходит автоматический выбор режима работы, в котором будут проводиться измерения.
3.2.1. Циклический режим измерений
Работа в циклическом режиме начинается с резервирования места в оперативной памяти МК для хранения последующих результатов измерений. Далее, выполняется запуск АЦП, преобразование выходного сигнала в цифровой код, формирование отчёта и его запись в ОЗУ МК.
В HART-интерфейсе есть ограничение по размеру поля данных в пакете сообщения. Размер передаваемого поля данных не может превышать 25 байт, поэтому следующим шагом является проверка длины поля данных.
Если длина поля данных не превосходит 25 байт, то измерение и формирование сообщения продолжается.
В противном случае, последняя запись в сообщении удаляется, и пакет остаётся в зарезервированном ранее в ОЗУ пространстве и происходит проверка на наличие запроса об отправке от ЦЭВМ.
При его наличии происходит отправка всех пакетов с результатами измерений, сохранённых ранее и последующая очистка ОЗУ.
Если запроса об отправке не было, то проверяется наличие свободного места в зарезервированном пространстве. Если место есть, то пакет сохраняется; если нет - происходит очистка памяти за счёт самого давнего по времени пакета.
После этого проверяется наличие команды от ЭВМ об окончании преобразования. Если команда поступила, то происходит запуск АЦП и очередное снятие измерения. При наличии команды - окончание работы ИДТ и переход в режим ожидания или выключение ИДТ.
3.2.2. Режим нескольких измерений
Работа в режиме нескольких измерений начинается с запросов от ЭВМ оператору о количестве измерений и интервале времени между ними. После ввода необходимой информации происходит обнуление параметров счётчика и таймера, встроенных в микроконтроллер.
Далее резервируется место в оперативной памяти МК под хранение результатов измерений и происходит запуск АЦП, преобразование сигнала в цифровой код, формирование отчёта и его запись в подготовленный к отправке пакет данных.
В HART-интерфейсе есть ограничение по размеру поля данных в пакете сообщения. Размер передаваемого поля данных не может превышать 25 байт, поэтому следующим шагом является проверка длины поля данных.
Если длина поля данных не превосходит 25 байт, то измерение и формирование сообщения продолжается.
В противном случае, последняя запись в сообщении удаляется, и пакет остаётся в зарезервированном ранее в ОЗУ пространстве и происходит проверка на наличие запроса об отправке от ЦЭВМ.
При его наличии происходит отправка всех пакетов с результатами измерений, сохранённых ранее и последующая очистка ОЗУ.
Если запроса об отправке не было, то проверяется наличие свободного места в зарезервированном пространстве. Если место есть, то пакет сохраняется; если нет - происходит очистка памяти за счёт самого давнего по времени пакета.
После этого включается счётчик, а следом - таймер. Таким образом, проверяется равенство текущего количества измерения, заданному в начале значению. Если значения совпадают, то происходит выход из программы и переход в режим ожидания, если нет - включается таймер и программа ожидает до тех пор, пока не истечёт положенное время и произойдёт очередной опрос датчика и следование программе.
4. Расчёт параметров блоков ИДТ
4.1. Исходные данные терморезистора
Исходные данные представлены в табл.2.
Таблица 2
Рабочий диапазон температур -200...600°С Начальное сопротивление при Т0=20°С, Ом 100 Чувствительность S, Ом/°С 0,2139 Максимальная скорость изменения температуры, °С/с 0,1 Постоянная времени, с 0,01 материал платина класс точности δ, % 0,02 функция преобразования R=R0+S(T-T0) 4.2. Анализ исходных данных
Передаточная функция датчика:
. (1)
R=R0+S(T-T0)=109,278 Ом + 0,2139∙Т Ом/°С, (2)
, (3)
. (4)
4.3. Расчёт параметров чувствительного элемента и измерительного преобразователя
Так как используется резистивный чувствительный элемент, требуется спроектировать измерительный преобразователь (ИП). В качестве ИП используется мостовая схема преобразования сопротивления в напряжение [2]. Схема представлена на рис. 7. Рис. 7. Мостовая схема преобразования сопротивления в напряжение
(5)
Падение напряжения на сопротивлении R1 (по закону Ома) будет равно:
. (6)
Аналогично падение напряжения на сопротивлении R2 определяется формулой:
. (7)
Тогда разность потенциалов между точками C и D, а, следовательно Uвых будет ровна:
(8)
Если выполняется условие , (9)
то разность потенциалов между точками С и D равняется нулю при любых напряжениях источника питания моста U0 и любых значениях сопротивлений . При выполнении условия (5) мост Уитстона сбалансирован, то есть измерительный прибор (вольтметр, гальванометр), включенный между точками С и D, будет показывать нулевое значение.
Тогда Rt можно рассчитать по формуле [3]:
(10)
Диапазон изменения Rt (см. выше):
Ом Необходимо подобрать значения сопротивлений таким образом, чтобы равенство выполнялось. В качестве R3 будем использовать магазин сопротивлений. R1=150 Ом
R2=24 Ом
R3=10...50 Ом
Рассчитаем диапазон выходных напряжений датчика при U0=5 В по формуле (8):
(11)
(12)
Т.к. диапазон преобразований АЦП составляет Uвх.МК=(0...5)В, то в схеме для корректной передачи сигнала необходим нормирующий преобразователь (НП).
4.4.. Расчёт параметров частотного фильтра
В качестве НЧФ будем использовать активный каскадный фильтр низких частот (Рис. 8) [4].
Рис. 8. Активный каскадный фильтр нижних частот.
Для фильтра низких частот коэффициент передачи равен:
(13)
Частота среза должна быть равна 200 Гц.
(14)
. (15)
Методом подбора, отсюда:
С1=100 мкФ; С2=100 мкФ;
R7=R8=49,9 кОм; R9=13 кОм.
При проходе через НЧФ уровень сигнала не изменяется.
4.5.. Расчёт параметров нормирующего преобразователя
Его назначение состоит в создании большого нагрузочного сопротивления для ФНЧ и в согласовании диапазона выходного сигнала ФНЧ с диапазоном преобразований АЦП [6]. Структурная схема устройства согласования поясняется на рис. 9. Рис. 9. Структурная схема НП
Коэффициент передачи сигнала НЧФ к АЦП kc и необходимая величина сдвига диапазона Uсм равны [5]:
, (16)
. (17)
Структурная схема устройства согласования включает операционный усилитель (ОУ), прецизионные резисторы и источник напряжения смещения U. Выполняются соотношения: R= R, R= R. Параметры схемы:
, (18)
, (19)
, (20)
, (21)
, (22)
где kc, T -коэффициент усиления и постоянная времени;
R, R - входное и выходное сопротивления;
K, , f - параметры ОУ. Исходя из формул 9 - 15, R1=100кОм, R2=9,1 Мом. Обоснование выбора элементов в п.1.5.
4.6. Расчёт параметров АЦП
В схеме используется АЦП, встроенный в микроконтроллер со следующими характеристиками:
- n=12, Fпр= 200кГц;
- диапазон преобразования входной величины: 0...5В;
- встроенное УВХ;
- встроенный ИОН;
- Uп=5 В;
- Δнл=0,9 ЕМР;
- Δ1= ±2,68 мВ.
- ε0 = ±2 ЕМР;
- Rвх=9,18 кОм;
- Pпот=90 мВт в режиме работы, Pпот=20 мкВт в спящем режиме.
Для АЦП должны выполняться следующие условия [6]:
Тпр≪ τд, (23)
Где Тпр - время преобразования АЦП, τд ― постоянная времени датчика.
δа,м=(1/2n+1)∙100%=0,012%≪ δор=0,03%. (24)
fпр=200 кГц => Тпр=5 мкс ≪ τд=0,1 с.
Fи≪fпр; 20 Гц≪200 кГц
АЦП, встроенный в МК, подходит для работы с имеющимся датчиком.
Так как АЦП встроен в микроконтроллер, то внутренние сигналы уже согласованы и дополнительные расчёты не требуются.
5. Расчёт точности ИДТ
5.1. Статические погрешности датчика
В состав датчика входит чувствительный элемент и измерительный преобразователь. В мостовой схеме преобразователя используются прецизионные резисторы погрешности которых не превышают 0,01 %. Тогда максимальная относительная погрешность измерительного моста приближенно равна погрешности терморезистора:
δд(x)= δЧЭ + δИП= 0,025%. (25)
5.2. Статические погрешности НП
Аддитивная погрешность[6]:
; (26)
Мультипликативная погрешность:
. (27)
Максимальная относительная погрешность, приведённая к верхнему пределу:
. (28)
5.3. Cтатические погрешности АЦП
Квант шкалы АЦП:
(29)
Максимальная погрешность нелинейности:
. (30)
Погрешность квантования:
. (31)
Погрешность смещения нуля:
.(32)
Погрешность полной шкалы:
(33)
Суммарная погрешность АЦП:
(34)
Максимальная относительная погрешность, приведённая к верхнему пределу:
(35)
5.3.1. Расчёт суммарной статической погрешности
(36)
5.4. Расчет динамической и суммарной погрешности
5.4.1. Расчет динамических погрешностей аналоговой части ИДТ
WАЧ(p)=Wд(p) ∙WНП(p)≈Wд(p)∙КНП= Sд КНП/(τдp+1) (37)
Wи (p) = Wд (0) = А=0,085 В/°С - статический коэффициент передачи АЧ.
Значение установившейся динамической погрешности:
(38)
5.4.2. . Расчёт динамической погрешности цифровой части схемы
Мы рассматриваем способ восстановления сигналов ступенчатой экстраполяцией.
у =  - максимальная скорость входного сигнала АЦП.
Значение установившейся динамической погрешности:
(39)
5.4.3. Суммарная динамическая погрешность
(40)
5.4.4.. Суммарная погрешность
Суммарная приведенная погрешность ИК находится суммированием
статической и динамической:
дΣ = сΣ + дΣ =0,0361%+0,021% = 0,0571%. (41)
По условию ТЗ суммарная погрешность не должна превышать 0,1%. Условие соблюдено.
Заключение
В данной работе был разработан интеллектуальный датчик температуры. Во введении была аргументирована актуальность выбора темы и была обоснована необходимость разработки.
В специальной части изложены принцип действия и функционирование ИДТ в целом, и компонентов, входящих в его состав; были разработаны структурная и электрическая принципиальная схемы, алгоритм работы датчика; был произведён расчёт параметров блоков, быстродействия и точности ИДТ. Таким образом, итогом выполнения ВКР является разработанный интеллектуальный датчик температуры. Датчик отвечает требованиям технического задания и является пригодным для применения в промышленной сфере. Список использованной литературы:
1. http://www.omsketalon.ru/?action=&;
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%E7%EC%E5%F0%E8%F2%E5%EB%FC%ED%FB%E9_%EC%EE%F1%F2;
3. http://alnam.ru/book_elct.php?id=103 стр. 429;
4. http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/h9.htm;
5. Макаров В.В. Курс лекций по дисциплине "ИИС", в рукописи;
6. Макаров В.В. проектирование измерительного канала информационно-измерительной системы: Методические указания к курсовому проекту по курсу "Информационно-измерительные системы", Москва 2010;
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
167
Размер файла
1 037 Кб
Теги
дмитриева, курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа