Автоматическая измерительная система в виде электронного термометра

Скачать

Разработка автоматической измерительной системы в виде электронного термометра и ее системы управления. Назначение, основные технические характеристики термометра. Описание работы электрической схемы. Особенности разработки и изготовления печатной платы.

Размер: 170,6 K
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Модернизация электронного термометра
Теоретические основы методов расчета корректирующих цепей САУ и исследование их устойчивости. Особенности модернизации электронного термометра с испол...

Курсовик по САУ
Необходимо изменить быстродействие электронного термометра, сохраняя тип (параметры) ТД, математическую форму WЭТ (апериодическое звено) и величину К...

Разработка термометра на АЦП К572ПВ5 с выводом на жидкокристаллический индикатор
Разработка электронного термометра на основе аналогового цифрового преобразователя КР572ПВ5 с питанием от блока питания, собранного на микросхеме КР14...

Электронный измеритель-регулятор температуры
Общая характеристика и принцип действия электронного термометра, его назначение и сферы использования, разработка принципиальной схемы. Разработка тер...

Организация электронного документооборота в налоговой сфере
Развитие электронного документооборота. Система электронного документооборота в налоговых органах. Процесс подготовки налоговой отчетности через Интер...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Оглавление

Введение

1. Основная часть

1.1 О возможности применения датчиков температуры серии AD22100

1.2 Назначение, основные технические характеристики термометра

1.3 Описание работы электрической схемы

1.4 Выбор элементной базы

1.5 Конструктивные особенности термометра

1.6 Технология изготовления печатной платы

1.6.1 Общие особенности разработки и изготовления печатной платы

1.6.2 Технология ремонта печатной платы

1.6.3 Технология изготовления печатной платы при помощи лазерного принтера

1.7 Особенности настройки термометра

2. Основные характеристики термодатчиков

2.1 Технические характеристики интегральных датчиков температуры

3. Техника безопасности

3.1 Влияние электрического тока на человеческий организм

Заключение

Приложения

Список используемой литературы

Введение

Электронные термометры представляют собой автоматические устройства.

В общем случае, автоматическими устройствами называются такие устройства, которые позволяют осуществлять операции измерения каких-либо величин или управления какими-либо объектами без непосредственного участия человека.

Автоматическое устройство, как правило, может состоять из следующих основных элементов:

датчика - чувствительного элемента, воспринимающего измеряемую величину и преобразующего ее в электрический сигнал;

нормирующего преобразователя - преобразующего сигнал датчика в унифицированный выходной сигнал требуемой величины и формы;

программного устройства - элемента, вырабатывающего управляющий электрический сигнал заданной формы и уровня;

устройства сравнения - элемента, в котором происходит сравнение сигналов от датчика и от программного устройства;

усилителя мощности - позволяющего усилить сигнал до уровня, необходимого для приведения в действие исполнительного устройства;

непосредственно исполнительного устройства.

Совокупность всех этих элементов и объекта регулирования образует систему автоматического регулирования. Система, которая осуществляет лишь автоматическое измерение какой-либо величины (температуры, освещенности) и регистрирует эти показания, но не оказывает воздействия на процесс, называется автоматической измерительной системой или системой автоматического контроля, если измерения проводятся с целью проверки соответствия измеряемой величины установленным требованиям.

Целью данного курсового проекта является разработка автоматической измерительной системы в виде электронного термометра и ее системы управления.

Тема была и остается актуальной. Без автоматического измерения температуры не существует технологических процессов на производстве; автоматически контролируется температура в различных бытовых приборах и устройствах. Схемотехника подобных устройств постоянно совершенствуется.

Главными задачами курсового проекта являются:

выбор схемы электронного термометра, позволяющего измерять температуру не менее, чем в трех точках;

разработка печатной платы, на которой предстоит разместить основные элементы;

разработка электрической монтажной схемы соединений;

разработать основные указания по настройке и регулировке термометра.

1. Основная часть

1.1 О возможности применения датчиков температуры серии AD22100

Датчики температуры серии AD22100 имеют разные буквенные индексы, которые отличают их между собой разными рабочими интервалами температуры: КТ (KR) - 0…100єС, АТ (АR) - минус 40…плюс85 єС и ST (SR) - минус 50…плюс 150 єС. При напряжении питания 5 В потребляемый ток не превышает 0,5 мА.

Выходное напряжение UВЫХ линейно зависит от температуры корпуса датчика. Его значение при температуре Т, заданной в градусах Цельсия, можно найти по формуле:

UВЫХ = UП * (1375 + 22,5 * Т) / 5000

которая справедлива при напряжении питания UП от 4 до 6 В. Отклонение от этого закона не превышает 1 єС.

Таким образом, при UП = 5 В Т = 0 єС напряжение на выходе датчика будет составлять 1, 375 В, изменяясь на 0,0225 В с каждым градусом температуры. Характеристики датчиков строго нормированы, поэтому при необходимости их можно подключать поочередно к одному и тому же измерителю температуры без дополнительной калибровки.

1.2 Назначение, основные технические характеристики термометра

Термометр предназначен для измерения температуры в интервале температур от минус 40 до плюс 85 єС в трех необходимых местах. Напряжение питания термометра - 9 В. Минимальное напряжение питания составляет 6,8 В. Климатические условия эксплуатации: температура окружающей среды от 10 до 35 єС, атмосферное давление от 650 до 806 мм рт.ст., относительная влажность воздуха не более 80% при 25 єС.

1.3 Описание работы электрической схемы

Электрическая схема трехточечного термометра представлена на рис. 1.1 Число размещенных датчиков ВК1…ВК3 ограничено лишь суммарным током, потребляемым от батареи GB1. Любой из них подключают к измерительному узлу нажатием соответствующей кнопки SB1…SB3. Одновременно вторая группа контактов кнопки замыкает цепь питания прибора. Высокая крутизна температурной характеристики датчиков позволяет обойтись без усилителя, применив в качестве индикатора температуры микроамперметр РА1, включенный в диагональ измерительного моста, образованного датчиком и резистивным делителем напряжения R1R5R6.

Чтобы нулевой температуре соответствовало нулевое показание микроамперметра, суммарное падение напряжения на резисторах R5 и R6 должно быть равно 1, 375 В. Этого можно добиться с помощью подстроечного резистора R6. Сумма сопротивлений резисторов R2, R4 и рамки микроамперметра должна быть выбрана таким образом, чтобы каждому градусу температуры, соответствовало отклонение стрелки микроамперметра РА1 на 1 мкА. Это позволит, взяв микроамперметр нужной чувствительности, использовать имеющуюся на его шкале градуировку для отсчета температуры.

Интегральный стабилизатор DA1 понижает напряжение батареи GB1 до необходимых для питания датчиков 5В. Светодиод HL1 служит индикатором не только включения прибора, но и состояния батареи GB1. Пока ее напряжение в норме и находится в пределах 6,8…9 В, при нажатии любой из кнопок SB1…SB3 к светодиоду HL1 будет приложено напряжение более 1,8 В и он будет светиться. Полное отсутствие свечения светодиода свидетельствует о необходимости замены батареи.

Чтобы не влиять на работу стабилизатора DA1, ток в цепи контроля выбран небольшим, а в качестве светодиода НL1 применен светодиод красного свечения повышенной яркости. Если установить светодиод другого цвета, то изменится порог срабатывания индикатора.

В качестве датчика температуры можно также применить три соединенных последовательно полупроводниковых диода. Они могут быть любого типа - германиевыми или кремниевыми. Важно лишь, чтобы диоды были малогабаритными, это уменьшит инерционность прибора.

Действие термометра, в данном случае, основано на том, что падение напряжения на полупроводниковом диоде при неизменном прямом токе линейно зависит от температуры его p-n перехода. Если при нулевой температуре установить ток через микроамперметр РА1 равным нулю, то с нагревом диодов напряжение на них уменьшается и через микроамперметр потечет ток, пропорциональный температуре.

При колебаниях температуры в месте установки датчика на 20 єС показания термометра будут изменяться менее чем на 1 %. Но если оставить в схеме один диод, сохранив прежнюю чувствительность, то погрешность увеличится в три раза.

1.4 Выбор элементной базы

Для повышения точности отсчета температуры желательно применить прибор со шкалой большого размера. Необходимо только, чтобы значения тока полного отклонения в обе стороны не превышали 50 мкА. Дело в том, что датчики серии AD22100 не могут принимать втекающий ток в вывод 2 не более 80 мкА, а именно в этом режиме они работают при отрицательной температуре.

Сбалансировав измерительный мост не при нулевой температуре, а при минимальной отрицательной, можно воспользоваться микроамперметром с нулем в начале шкалы и значительно большим током полного отклонения.

Для этого достаточно с помощью подстроечного резистора R6 установить напряжение в точке соединения резисторов R1, R2 и R5 равным выходному напряжению датчика при нужной температуре. В данном случае оцифровку шкалы микроамперметра придется изменить.

В приборе можно использовать резисторы типа МТ, МЛТ и С2-29В. В случае применения резисторов типа МЛТ, то их следует подбирать с погрешностью 1…2 %. Подстроечные резисторы из серии СП3 19а. Конденсаторы - КМ5 или КМ-6. Переключатели SB1…SB3 - из серии тумблеровПТ26-1, ПТ2-26 или кнопки серии ПКН6-1 необходимого варианта исполнения. Датчики температуры ВК1…ВК3 подсоединяются к прибору чере...