Этот курсовой проект по САУ был выполнен и защищён в 2006-м году

Реферат.. 4

1. Датчик давления компенсацией нелинейности выходного сигнала.. 5

1.1 Конструкция. 6

1.2 Модульность конструкции.. 7

1.3 Преимущества использования токовой петли для передачи выходного сигнала.. 8

2. Модули датчика давления.. 9

2.1 ЧЭ, защита от перегрузок, снимаемые параметры.. 9

2.2 Модуль предварительной обработки сигнала.. 10

2.3 Вычислительный модуль. 11

2.3.1 АЦП сигнала «давление» . 12

2.3.2 АЦП сигнала «температура» . 12

2.3.3 ЦAП компенсированного сигнала. 12

2.3.4 Последовательные порты ввода-вывода. 12

2.3.5 Контроллер ЖК - индикатора. 12

2.3.6 Порты ввода-вывода общего назначения. 14

2.3.7 Отладочный интерфейс. 14

2.4 Модуль управления. 14

2.5 Модуль связи.. 15

3. Выбор микроконтроллера для вычислительного модуля.. 17

3. Выбор микроконтроллера для вычислительного модуля.. 18

3.1 Основные требования к МК.. 18

3.2 Подходящие МК ( по производителям ) 18

3.3 Микроконтроллеры RENESAS H8/38086R.. 19

4. Процессная модель датчика давления.. 20

5. Заключение перспективы применения МК в датчиках давления.. 22

6. Список использованных источников.. 23

Реферат

Курсовой проект содержит 4 листа формата А1, выполненных в среде системы автоматического проектирования (САПР) AutoCAD 2005, а также расчетно-пояснительную записку в объеме 2 листа, выполненных в среде подготовки текстовой документации Word 2003 c использованием формульного процессора Math Type 5.0.

Курсовой проект содержит следующие этапы:

• Анализ исходных данных на проектирование;
• Анализ объекта проектирования;
• Проработка описание работы машины, выбор и обоснование состава ее основных целевых функций, сервисных функций, функций коррекции цели;
• Разработка комплексной принципиальной схемы, как совокупность системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками;
• Описание механического, энергетического и информационного интерфейса компонентов машины;
• Разработка технического задания и технического предложения на САУ и основные элементы машины;
• Разработка принципиальной электрической схемы элемента САУ или САУ в целом.

В результате проделанной работы были сформулированы задания на основные элементы САУ датчика давления, разработана комплексная принципиальная схема, электрические принципиальные схемы млдулей устройства.

1. Датчик давления компенсацией нелинейности выходного сигнала

Технические характеристики

Датчики давления с температурной компенацией предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS485 следующих входных величин:
- избыточного давления
- абсолютного давления;
- разрежения;
- давления разрежения;
- разности давлений;
- гидростатического давления.

Управление параметрами датчика:
- кнопочное со встроенной панели;
- с помощью HART-коммуникатора или компьютера;
- с помощью программы ICP-Master или Modbus-Master и компьютера или программных средств АСУТП.

Встроенный фильтр радиопомех.
Внешняя кнопка установки "нуля".
Непрерывная самодиагностика.

• Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси; пищевые продукты
• Диапазоны измеряемых давлений:
  - минимальный 0-0,04 кПа;
  - максимальный 0-100 МПа
• Основная погрешность измерений до ±0,1% от диапазона
• Диапазон перенастроек пределов измерений до 25:1

1.1 Конструкция

Датчик давления ( рис.1 )состоит из гидроблока – часть датчика, необходимая для взаимодействия чувствительного элемента со внешней средой и корпуса, где размещены электронные компоненты

датчика.

Гидроблок состоит из стального корпуса со штуцерами для подключения пневмомагистралей, внутри которого, как правило в среде защитной жидкости, установлен чувствительный элемент, осуществляющий преобразование механического воздействия в электрический сигнал.

Основой данного датчика является кремниевый чувствительный элемент, выдающий первичный сигнал давления,
а также термомост, раздельно компен-сирующий аддитивную и мульти-пликативную, составляющие темпера-турной погрешности, и измерительный усилитель, нормирующий выходной сигнал чувствительного элемента.

Кремниевый чувствительный элемент состоит из кремниевого кристалла
1 (рис. 2.) размером 3х3 мм, на котором вытравлена полость так, чтобы сформировалась тонкая квадратная мембрана толщиной 16 мкм. (На рисунке четверть кристалла условно удалена). Кристалл герметично приварен в вакууме на квадратную под­ложку 2 из стекла ЛК5 (КТЛР которого одного порядка с кремнием).

На кремниевой мембране сформированы тензорезисторы, сопротивление которых зависит от деформаций материала мембраны. По изменению зна­чений этих сопротивлений судят о нагрузке на мембрану и об отличии приложенного сна­ружи давления от нулевого (давления в полости).

Сигнал на выходе тензомоста чувствительного элемента D пропорционален давлению среды, в которой находится чувствительный элемент. Типовой сигнал с чувствительного элемента представлен на рис. 2.

Как видно из графика, при повышении температуры чувствительность тензомоста падает, причем сигнал вращается относительно некоторой точки (D₀, P₀).

Кремниевые тензорезисторы очень чувствительны к изменению давления, но их сопротивление также существенно зависит и от температуры (чувствительность тензорезистора падает с повышением температуры), так что необходимо влияние температуры компенсировать.

Такой компенацией занимается электронная часть датчика, состоящая из отдельных модулей.