62882 (588847), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Как видно из преобразованной схемы погрешности фильтра состоят из погрешностей неинвертирующего усилителя А.

Погрешность от неточности коэффициента отсутствует, так как этот

коэффициент равен 1;

Погрешность от неточности резисторов также отсутствует, так как 0;

Погрешность от напряжения смещения Uсм:

Погрешность от напряжения смещения с изменением температуры:

5) Погрешность от влияния входных токов отсутствует, так как коэффициент равен 1 ( 0);

6) Погрешность от конечного КОСС:

Суммарная погрешность:

или в процентах:

6. Выбор схемы и расчет ПНТ

6.1 Выбор схемы ПНТ

За основу возьмем схему приведенную на рисунке 11.

Рисунок 11 – ПНТ

6.2 Расчет ПНТ

В данной схеме сопротивления и используются в качестве делителя напряжения, так как на выходе ПНТ сигнал от 4 мА. Они рассчитываются по методу двух узлов (Рисунок 12а и 12в). Проводимости ветвей равны:

Рисунок 12

Возьмем потенциал точки в=в¹ за нулевой.

; (21)

Так как необходимо собрать делитель, который обеспечивал бы на выходе из схемы ПНТ ток от 4 до 20мА, то можно сместить напряжение на ОУ А на значение, которое бы обеспечивало бы при нулевом сигнале на входе схемы 4мА на выходе (соответственно при максимальном входном сигнале в 1В и смещении 0В на выходе должно быть 20-4 =16мА). Тогда потенциалы в точке а будут равны:

Тогда система уравнений (21) примет вид:

Выражаем из полученного соотношения к :

(22)

Выбираем сопротивления и по ряду Е192 с точностью максимально удовлетворяющие отношению (22):

Теперь выбираем сопротивление датчика тока :

Напряжение найдем из (21):

Для того чтобы всю схему можно было настроить после сборки, сопротивления собираем из двух, одно из которых подстроечное .

;

Принимаем по ряду Е24 ;

;

Принимаем по ряду Е96 ;

Мощность рассеиваемая на сопротивлении :

Вт;

Принимаем = 0,25Вт;

Выбираем транзистор VT.

(23)

где - напряжение питания;

- ток на выходе ПНТ;

- сопротивление нагрузки ПНТ;

- напряжение насыщения на выводах К-Э транзистора.

Для транзисторов структуры p-n-p принимают не более В. Напряжение питания выбираем таким, чтобы при максимальном выходном токе транзистор VT не выходит в насыщение. Из (23) найдем допустимое сопротивление нагрузки:

;

Таким образом схема ПНТ пригодна (с учетом запаса) для нагрузки сопротивлением до 500Ом.

Транзистор выбирается исходя из следующих условий:

коэффициент усиления

где - допустимое напряжения на К-Э;

Выбираем по справочнику два транзистора ВС454С и собираем из них транзистор Дарлингтона.

Параметры ВС454С:

Допустимое напряжение К-Э =50В;

Коэффициент усиления

Напряжение насыщения В;

Допустимая рассеваемая мощность mВт.

Выбираем ОУ ОР-37Е.

Сопротивление задает ток базы, но так как у транзистора Дарлингтона очень большой коэффициент усиления ( ), то необходимость в этом сопротивлении отпадает, поэтому принимаем =0.

Выбираем диод VD2. Он необходим для защиты перехода Б-Э. Выбираем по справочнику диод КД503А.

6.3 Определение погрешностей ПНТ

Рассчитываем погрешности ПНТ.

1) Погрешность от неточности сопротивления отсутствует, так как оно подстроечное;

2) Погрешность от напряжения смещения ОУ:

3) Погрешность от входных токов. Эта погрешность почти отсутствует так как ОУ включен как повторитель напряжения.

4) Погрешность от несовпадения и с номиналами и от ухода напряжения стабилизации стабилитрона VD1:

При максимальном напряжении сигнала на входе выходной ток будет равен:

(24)

Расчет делаем их наихудших условий. Как видно из (24) это произойдет при увеличении напряжения стабилитрона до максимального, при увеличении до максимума и при уменьшении до минимума, то есть:

будет равно

будет равно

будет равно

Выходной ток при таком раскладе будет равен:

При этом погрешность составит:

Суммарная погрешность ПНТ:

Расчет балластного сопротивления для стабилитрона:

где - минимальный ток стабилизации стабилитрона VD1.

Принимаем по ряду Е96 =1,18 Ком. Мощность рассеваемая на :

Принимаем =0,5Вт;

Окончательная схема ПНТ показана на рисунке 13.

Рисунок 13 - ПНТ

Порядок подстройки : датчик температуры заменятся сопротивление 130ом, после чего подстроечным резистором добиваются выходного тока 20мА, после чего датчик температуры ставится на место и теперь схема годна к применению.

7. Расчет источника питания

7.1 Выбор схемы и расчет стабилизатора напряжения

Определяем требуемую нагрузку питания. Она состоит из:

Источника тока для ПСН: питание ОУ:

где - мощность потребляемая ОУ;

- напряжение питания ОУ.

Измерительный усилитель: питание ОУ:

Фильтр: питание ОУ:

ПНТ: питание ОУ:

Ток стабилизации стабилитрона:

Выходной ток

Минимальный ток, потребляемый нагрузкой:

Максимальный ток потребляемый нагрузкой:

Выбираем интегральный стабилизатор напряжения К142ЕН6А:

Его параметры:

Входное напряжение

Максимальный ток нагрузки

Коэффициент нестабильности по напряжению

Коэффициент нестабильности по току

Потребляемый ток

Коэффициент сглаживания

Определяем напряжение на выходе стабилизатора:

Определяем номинальное входное напряжение:

Где 0,9 - необходимо для учета понижения напряжения на 10%.

Принимаем =20В;

Определяем нестабильность напряжения на входе стабилизатора:

Из-за изменения напряжения на входе:

где - максимальное отклонение напряжения от номинального

От отклонения напряжения на входе из-за изменения тока в нагрузке:

Из-за изменения температуры:

Суммарная нестабильность:

или в процентах:

7.2 Выбор и расчет выпрямителя напряжения

Исходные данные для расчета:

Напряжение на входе выпрямителя

Напряжение на выходе

Максимальный ток нагрузки

Минимальный ток нагрузки

Определяем допустимые пульсации напряжения на выходе стабилизатора:

Напряжение пульсаций на выходе стабилизатора:

где - напряжение на выходе источника питания;

- допустимый коэффициент пульсации на выходе измерителя;

Напряжение пульсаций на входе стабилизатора:

Допустимый процент пульсаций на выходе стабилизатора:

Выбираем двухполупериодную схему выпрямителя с питанием от трансформатора со средней точкой. Определяем средний ток и допустимое обратное напряжение:

Выбираем выпрямительный мост КЦ407А. Его параметры:

Максимальное обратное напряжение

Максимальный средний ток

7.3 Выбор и расчет трансформатора

Сопротивление вторичной обмотки:

,

где - напряжение на входе стабилизатора;

- ток нагрузки ( ).

Напряжение на вторичной обмотке:

,

где - сопротивление диода.

Ток вторичной обмотки:

Ток первичной обмотки:

где - напряжение на первичной обмотке.

Определяем емкость конденсатора сглаживающего фильтра:

Емкость определяется для двух последовательно соединенных конденсаторов:

Принимаем по ряду Е24

Определяем габаритную мощность для двухполупериодного выпрямителя:

По полученной габаритной мощности выбираем магнитопровод. Параметрами для выбора являются произведением площади сердечника на площадь окна:

;

По полученному значению из таблицы Ш-образных пластин выбираем магнитопровод Ш18. Его параметры:

Ширина перегородки а=1,8см;

Ширина окна в=0,9см;

Высота окна h=2,7см;

Площадь окна

Находим минимальную площадь сечения:

Необходимая толщина пакета пластин:

Проверка получения реальных габаритов:

Полученная цифра принадлежит интервалу .

Определяем число витков первичной обмотки:

Число витков вторичной обмотки:

Определяем диаметр проводов:

Первичной обмотки: ;

Вторичной обмотки: ;

Подбираем по справочнику провода марки ПЭЛ:

Окончательная схема источника питания приведена на рисунке 14.

Рисунок 14 - Источник питания

8. Проверка общей погрешности

1) Погрешность ПСН: 0,015%;

2) Погрешность источника тока для ПСН: 0,031%;

3) Погрешность измерительного усилителя: 0,0306%

4) Погрешность фильтра: 0,0015%;

5) Погрешность ПНТ: 0,0658%;

6) Погрешность от синфазной помехи: 0,01%

7) Суммарная погрешность:

Заключение

В данной курсовой работе было необходимо разработать измерительную часть системы автоматического управления.

В ходе выполнения работы были выполнены расчеты преобразователей температуры в напряжение и напряжения а ток, расчет измерительного усилителя и фильтра низкой частоты, а также источника стабильного тока для ПСН и источника питания всей схемы. Были предусмотрены меры для снижения синфазной помехи, а именно в измерительном усилителе был использовании дифференциальный усилитель на ОУ с высоки КОСС, а также для окончательного снижения синфазной помехи до уровня, который уже не страшен, был использован фильтр низкой частоты.

Первоначальное распределение погрешности по узлам схемы оказалось неточным, из-за того, сто в ПНТ был добавлен делитель напряжения. На который пришлось почти 50% всей погрешности.

В результате работы суммарная погрешность с учетом влияния синфазной погрешности составила 0,1539% при допустимой по заданию 1%

Также была добавлена возможность подстройки всей схемы при помощи переменного резистора в ПНТ.

Список использованных источников

1. А.А. Сазанов и др. "Микроэлементные устройства в автоматике" - М.: Энергоиздат. 1991г.

2. В.С. Гутников "Интегральная электроника в измерительных устройствах" - Л.: Энергоатомиздат. 1988г.

3. А.Дж. Пейтон, В. Волш "Аналоговая электроника на операционных усилителях" - М.: БИНОМ, 1994г.

4. А.Л. Булычев и др. "Аналоговые интегральные схемы: Справочник" - Минск: Беларусь, 1993г.

5. М.В. Гальперин. "Практическое схемотехника в промышленной автоматике" - М.: Энергоатомиздат, 1987г.

Характеристики

Список файлов ВКР