Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Документы » курсовик по электронике-Драгунов

курсовик по электронике-Драгунов (Методические указания Драгунова С.С. по цифровой электронике), страница 5

2015-07-19СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Методические указания Драгунова С.С. по цифровой электронике", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электротехника (элтех)" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МПУ. Не смотря на прямую связь этого архива с МПУ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "электротехника и электроника" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "курсовик по электронике-Драгунов"

Текст 5 страницы из документа "курсовик по электронике-Драгунов"

Если датчик не серийный или его паспортные данные отсутствуют, то чувствительность датчика надо определить экспериментально. Для этого выполняется балансировка мостовой схемы, когда якорь находится в среднем положении. Далее с помощью осциллографа необходимо определить пиковое напряжение на выходе мостовой схемы после фазочувствительного выпрямителя при зафиксированном максимальном смещении якоря датчика. Если выходное напряжение будет порядка 10 вольт или даже несколько более, то его не надо усиливать..

Пример расчета простейшего фильтра.

При использовании простейшего фильтра величина резистора R должна быть на порядок больше выходного сопротивления датчика, так как нас интересует напряжение на его выходе. Входное сопротивление датчика можно определить по формуле:

Rвх = UП2 / PL=.14,79 Ом.

Если пренебречь потерями в датчике, то можно считать, что его выходное сопротивление будет примерно таким же, как и входное. Выбираем величину резистора R фильтра 150 Ом.

Задаем границу полосы пропускания фильтра 5 Гц, - в десять раз меньше несущей частоты - 50 Гц. Тогда  гр =2 f гр = 2 5 = 31,4. Постоянная времени фильтра величина обратная T =1/ гр = 1/31,4 = 0,03184.

Величина конденсатора определяется по формуле C = T/R = 0,03184/150 =212,26  10-6 Ф = 212,26 мкФ. Поскольку величина конденсатора получается чрезмерно большой, необходимо увеличить величину резистора в 1000 раз.

Принимаем величину резистора R=150 кОм, тогда C = T/R = 0,03184/150000 = 0,212  10-6 Ф = 0,212 мкФ.

Если бы отфильтрованный сигнал поступал на стрелочный измерительный прибор, обладающий достаточной инерционностью, то применение простейшего фильтра со срезом АЧХ 20 дБ/дек было бы вполне оправданным. В нашем случае сигнал должен поступить в аналого-цифровой преобразователь с тем, чтобы в цифровой форме измеренные величины могли быть обработаны микропроцессорной системой. Проникновение высокочастотных помех в аналого-цифровой преобразователь недопустимо, поэтому для лучшей фильтрации необходимо применить активный фильтр.

Активные фильтры.

Название активный фильтр происходит от того, что в них используются активные элементы. В настоящее время в качестве активных элементов используются только операционные усилители в интегральном исполнении. Схема простого активного фильтра низких частот второго порядка была рассмотрена в курсе лекций по электронике. Она приводится на рис. 15.

Этот фильтр называется фильтром второго порядка, так как описывается характеристическим уравнением второго порядка. Его передаточная функция имеет следующий вид:

1 + R4 / R3

W(p) = (27 )

1 + p C2 (R1 + R2) – p C1 R1 R4 / R3 + p2 C1 C2 R1 R2


R4 22к


DA


C1


R2 10к

R1 10к


UВЫХ


R339к

Uвх

C2






Рис. 13 Схема активного фильтра второго порядка.

Числитель передаточной функции определяет коэффициент усиления в области низких частот, т.е. в полосе пропускания Следовательно, при выбранных значениях R4 и R3 имеем k0= 1 + R4 / R3 = 1+ 22 / 39 = 1,564.

Если принять R = R1 = R2 = 10к и C1 = C2 = C в мкФ, то граница полосы пропускания определится по формуле :

fгр = 15,915 / C,

Отсюда можно определить необходимую емкость конденсатора для заданной границы полосы пропускания fгр = 5 Гц, которая в 10 раз меньше несущей частоты 50Гц.

C = 15,915 / 5 = 3,183 мкФ.

Конденсаторы такого номинала не выпускаются, поэтому будем использовать по три конденсатора в 1 мкФ, включенных параллельно, что необходимо отразить на схеме. Поскольку емкость конденсаторов будет несколько отличаться от расчетной, необходимо уточнить границу полосы пропускания.

fгр = 15,915 / 3 = 5,316 Гц.

Как сказано выше, граница полосы пропускания низкочастотного фильтра должна быть 5 – 10 раз меньше несущей частоты датчика и для нашего случая составляет диапазон от 5 до 10 Гц . Полученный результат укладывается в заданный диапазон и максимальная рабочая частота индуктивного датчика составит 5,316 Гц.

Контроль размеров детали в приспособлении носит статический характер, поэтому время переходного процесса от того момента, кода деталь зафиксирована в контрольно-измерительном приспособлении, до момента, когда сигнал на выходе фильтра примет установившееся значение и может быть зафиксирован микропроцессорной системой, Tпер может быть определен по формуле:

Tпер = 1 / fгр = 0,188 с

Погрешность измерения будет складываться из нескольких величин, одна из которых будет определяться наличием высокочастотного сигнала на выходе фильтра. Эта погрешность определяется ослаблением сигнала вне полосы пропускания. Для данного фильтра второго порядка ослабление сигнала вне полосы пропускания составляет -40 дБ/дек, т.е. на частоте в десять раз превышающей частоту среза уровень сигнала на выходе фильтра будет в 100 ниже, чем на входе.

Если в индуктивном датчике амплитуда несущей частоты в !,5 раза больше амплитуды полезного сигнала, то после активного фильтра второго порядка, рассмотренного выше, высокочастотная помеха составит примерно 1,5% на максимальной рабочей частоте.

Для микропроцессорной системы сбора информации такая точность может оказаться недостаточной. Уменьшить эту погрешность можно двумя путями. Во-первых, можно уменьшить границу полосы пропускания фильтра в 20 – 50 раз по сравнению с несущей частой. И во-вторых, можно применить фильтр более высокого порядка. Так, например, эффективность фильтра 4 порядка составляет –80 дб/дек..

Для лучшего понимания здесь приведена таблица ослабления сигнала в дБ/дек, которая показывает реальное уменьшением амплитуды сигнала на выходе различных фильтров при частоте в 10 раз превосходящей частоту среза.

Таблица

Порядок фильтра

дБ/дек

Ослабление амплитуды сигнала на частоте в 10 раз большей, чем частота среза

1

-20

0,1

2

-40

0,01

3

-60

0,001

4

-80

0,0001

Качество фильтра низкой частоты может характеризоваться не только ослаблением сигнала вне полосы пропускания, но отсутствием пульсаций внутри полосы пропускания. Фильтры с минимальными пульсациями внутри полосы пропускания называются фильтрами Баттерворта. В таблице приведены значения для фильтров Баттерворта.

Фильтры Чебышева обеспечивают лучшее ослабление сигнала вне полосы пропускания, но обладают волнообразным характером АЧХ внутри полосы пропускания. Существуют фильтры Чебышева с неравномерность АЧХ внутри полосы пропускания 0,5 дБ, 1 дБ, 2 дБ и 3 дБ.

Фильтры Бесселя обладают оптимальной переходной характеристикой. Причина этого кроется в пропорциональности фазового сдвига выходного сигнала частоте входного сигнала. Ослабление сигнала вне полосы пропускания у фильтров Бесселя оказывается хуже, чем у фильтров Чебышева и Баттерворта. Переходный процесс для фильтров Бесселя практически не имеет колебаний.

Пассивный RC фильтр первого порядка не имеет перерегулирования на переходной характеристике, но у него самое плохое ослабление сигнала вне полосы пропускания.

Выбор типа фильтра – сложная задача со многими неизвестными. Мы рекомендуем использовать для индуктивных датчиков фильтры Баттерворта. Далее приводятся формулы для расчета параметров многосекционных фильтров с четным порядком, построенных по схеме на рис. 13.

Фильтр Баттерворта 4 порядка может быть получен из двух последовательных секций с одинаковыми значениями, определяемыми соотношением RC =1/2 f гр , где – частота отвечающая значению ослабления всего фильтра, равному -3дБ (0,707 раз), R = R1 = R2 и C = C1 = C2, а схема каждой секции фильтра соответствует рис. 13.

Передаточная функция такого фильтра может быть представлена в виде

c1 гр2 c2 гр2

W(p) =  (28 )

p2 + p b1  гр + c1 гр2 p2 + p b2 гр + c2 гр2

где коэффициенты b1, b2, c1, c2 выбираются по специальным таблицам из справочников. Для фильтра Баттерворта четвертого порядка c1 = c2 = 1; b1 =0,7654; b2 = 1,8478. Индекс 1 относится к первой секции фильтра, а индекс 2 – ко второй.

Числитель передаточной функции определяет коэффициент передачи на низких частотах в полосе пропускания – k0 = 1 + R4 / R3. Его было бы удобно выбрать равным единице, однако, в этом случае R4 = 0, а R3 = , что недопустимо. Поэтому рекомендуем предварительно задать k0= 1,5.

Для получения приемлемых значений резисторов R1 и R2 рекомендуют выбирать значения C1 = C2 = 10 / fгр. Если fгр. в герцах, то емкость конденсатора получим в мкФ. Значения C2, R1 и R2 рассчитываются по формулам (29) при значениях c = c1 = c2 = 1 сначала для первой секции путем подстановки b = b1 =0,7654, а затем для второй секции путем подстановки b = b2 = 1,8478.

C2  [k0  1+ b2/ (4c)] C1,

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5184
Авторов
на СтудИзбе
435
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее