63439 (588936), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Компанія Natіonal Semі-conductor представила перші аналогові датчики температури, що здатні працювати при напругі живлення 1,5 В и характеризуються можливістю вибору коефіцієнта передачі. Дані особливості дозволяють поліпшити експлуатаційні характеристики пристроїв температурного контролю і керування з низьковольтним живленям. LM94021 і LM94022 підтримують чотири обираних користувачі коефіцієнта передачі і контролюють температуру в діапазоні -50°С...+ 150°С. Широкий діапазон контрольованих температур, гнучкість і економічність роблять дані датчики чудовим вибором для низьковольтних систем з батарейним живленям, таких, як стільникові телефони, персональні цифрові пристрої, Мрз-плееры і цифрові камери.

LM94021 і LM94022 - прецизійні аналогові датчики температури, виконані за технологією КМОП і здатні працювати від джерела харчування напругою 1,5...5,5 В. Вихідна напруга цих датчиків назад пропорційно обмірюваній температурі для досягнення більш високої чутливості при підвищених температурах.

Користувачам пропонується вибрати один з чотирьох коефіцієнтів передачі:

-5,5 мВ/ , -8,2 мВ/ , -10,9 мВ/ , -13,6 мВ/ .

LM94021 і LM94022 характеризуються малим споживаним струмом: 9 мкА і 5,4 мкА, відповідно. Дані датчики випускаються у мініатюрному корпусі SC70, а посадкове місце сумісне зі стандартним датчиком температури LM20.

Відмінні риси:

• Робота при напрузі живлення 1,5 В ;

• Двотактний вихід з навантажувальною здатністю 50 мкА (LM9402) ;

• Чотири обираємих користувачем коефіцієнти передачі ;

• Висока точність контролю в широкому температурному діапазоні 50 ……+150 ;

• Малий споживаний струм ;

• Захист виходу від короткого замикання ;

• мініатюрний корпус SC70 ;

• Сумісність посадкового місця зі стандартним датчиком температури LM20 ;

Основні характеристики:

• Напруга живлення 1,5-5.5 В ;

• Споживаний струм 9 мкА (типове значення) ;

• Навантажувальна здатність ±50 мкА ;

• Точність контролю температури:

±1,5 (20 - 40 ) ;

±1,8 (-50 ...70 ) ;

±2,1 (-50 - 90 ) ;

±2,7 (-50 - 150 ) ;

• Робітник температурний діапазон: -50 -150 ;

Області застосування:

• телефони ;

• Радіочастотні передавачі ;

• Керування батарейним джерелом ;

• Автомобільна електроніка ;

• Драйвери дисків ;

• Ігрові пристрої ;

• Побутові прилади. [7]

3.7 Розробка електричної принципової схеми мікропроцесорної метеостанції

Поєднавши перераховані вище компоненти схеми, розроблена електрична функціональна схема приладу, представлена в додатку А. Працює вона таким чином.

Три датчики, які показані на схемі трьома розйомами XS1, XS2, XS3. Проводять вимірювання трьох фізичних величин таких як відносна вологість, атмосферний тиск і температура. Вихідний сигнал цих датчиків аналогова величина, яка поступає через аналоговий мультиплексор на 12 розрядний АЦП АD1674, який перетворює аналогову величину в цифровий код . Після цього цей цифровий код поступає на мікроконтролер AT90S8515. Після цього на порти персонального комп’ютера, які показані на схемі розйомами XS4. Сигнал між мікроконтролером AT90S8515 і персонального комп’ютером передається через інтерфейс RS-232. Який складається з гальванічної розв’язки і перетворювача рівнів MAX232. Гальванічна розв’язка побудована на основі двох оптронів 4N35 і мікросхеми МС7805.

4. Електричні розрахунки найголовніших вузлів електричної принципової схеми

Здійснимо електричний розрахунок елементів принципової схеми мікропроцесорної метеостанції

Розрахуємо значення резисторів за формулою:

, (4.1)

де - мінімальне значення напруги для рівня логічної одиниці. - спад напруги на світлодіоді. - струм на світлодіоді.

Підставивши значення, отримаємо:

(kОм)

Розрахуємо значення резисторів за формулою:

. (4.2)

З документації на оптрон 4N32 визначаємо струм , . Отже I_C= I_E=100 , U_E=0.5B.

Підставивши значення, отримаємо:

(Ом)

Розрахуємо значення резисторів за формулою:

, (4.3)

де - вихідна напруга мікросхеми MC7805

Підставивши значення, отримаємо:

(Ом)

Оберемо значення резисторів кОм.

З документації на мікросхему AD780 визначаємо номінали конденсаторів С₂, С₁ . Отже, обираємо конденсатори С₂ =С₁= 100 .

До портів мікроконтролера ХТAL1 та ХТAL2 під’єднано конденсатори та , між якими розташований кварцовий резонатор ZQ, призначений для того, щоб задавати такт роботи мікроконтролера. Його частота f=1 МГц. Візьмемо пФ.

З документації на мікросхему MAX232 визначаємо номінали конденсаторів С₉, С₁₀, С₁₁, С₁₂ . Отже, обираємо конденсатори С₉= С₁₀= С₁₁= С₁₂ =1 .

З документації на мікросхему MC7805 визначаємо номінали конденсаторів С₅, С₆, С₇, С₈. Отже, обираємо конденсатори С₅= С₆=С₇=С₈= 220

Обираємо діоди VD1,VD2. VD1,VD2 - діоди напівпровідникові імпульсні 1N4148 Мають такі характеристики, які наведені в таблиці 2, 3 [9]

Таблиця 2. Максимальні параметри експлуатації 1N4148

Таблиця 3,. Електричні параметри 1N4148

5. Алгоритмічне забезпечення

В наведеній в додатку А електричної принципової схеми мікропроцесорної метеостанції живлення мікросхеми MAX232 перетворювача рівнів та відповідна частина оптронів живиться від послідовного порта. Живлення реалізоване наступним чином сигнал RTS, DTR програмно встановлюються а рівень ‘0’. Згідно з специфікацією на RS-232 навантажувальна здатність RTS, DTR складає 15мА. Ці сигнали з’єднуються за схемою “або” за допомогою двох діодів VD1, VD2. Відповідно навантажувальна здатність двох сигналів скл. 30мА. Через R₇ напруга поступає на вхід лінійного стабілізатора напруги MС7805. На виході якого формується напруга 5В. Яка використовується для живлення перетворювача рівнів MAX232 (DD6), та транзисторного каскаду оптрона (DD5). Таким чином забезпечується незалежність кіл живлення процесора та перетворювача рівнів. Оптрони DD4, DD5 призначенні для забезпечення гальванічної розв’язки сигнальних кіл. Персональний комп’ютер формує сигнал RxD. Цей сигнал поступає на перетворювач рівнів (DD4). На виході якого утворюється сигнал, який подається на струмозадаючий резистор R₄. Цей струм засвічує світлодіод оптрона DD5. Відповідно на виході емітерного повторювача, який реалізований на транзисторі оптрона DD5 та резисторів R₅, R₆, формується сигнал ідентичний сигналу RxD на виході порта. Цей сигнал поступає на RxD мікроконтролера. Мікроконтролер (DD3) формує сигнал який відповідає адресі відповідного ключа мультиплексора (DD1). В цей момент АЦП (DD2) формує сигнал готовності STS. Мікроконтролер (DD3) формує сигнал запуску АЦП (DD2). Через мультиплексор (DD1) на АЦП (DD2) проходить аналоговий сигнал для перетворення його в цифровий код. Через порти DB.0-DB.12 цифровий код поступає на порти PA.0-PA.7, PB.0-PB.5 мікроконтролера (DD3). Мікроконтролера (DD3) формує сигнал ТxD. Сигнал ТxD з виходу МСU (DD3) через струмозадаючий резистор R₁ засвічує світло діод оптрона DD4.

Відповідно на виході емітерного повторювача, який реалізований на транзисторі оптрона DD4 та резисторів R₂, R₃, формується сигнал ідентичний сигналу ТxD на виході процесора тільки повністю гальванічно ізольований від нього. Резистор R₃, R₆ виконує роль навантаження для емітерного повторювача. Резистор R₂, R₅ включений між базою та емітером транзистора необхідний для температурної стабілізації режиму його роботи. Вихідний сигнал емітерного повторювача поступає на вхід перетворювача рівнів, з виходу якого на вхід СОМ порта. [8]

6. Метрологічні характеристики

1 Розрахуємо похибку квантування АЦП за такою формулою:

(6.1)

де n- розрядність АЦП n=12, - напруга АЦП, = 10(В),

Підставивши значення, отримаємо:

Розрахунок СКВ похибки квантування за такою формулою

Характеристики

Список файлов ВКР