Навигация
Описание принципа действия устройства
63966
знаков
8
таблиц
6
изображений
1.3.3 Описание принципа действия устройства
Прибор состоит из двух идентичных двухкоординатных магнитометров, построенных на основе взаимноортогональных двухосных магниторезистивных преобразователей HMC1022 фирмы Honeywell. Магнитометры расположены на некотором расстоянии друг от друга (измерительная база 1 метр) на концах немагнитной штанги (алюминиевый профиль Г-образного сечения) таким образом, чтобы магниторезистивные преобразователи находились в одной плоскости и их измерительные оси были параллельны и одинаково ориентированы. Поворотом штанги (вручную) можно задавать различную ориентацию плоскости преобразователей относительно поверхности Земли. Магнитометры соединены с блоком питания, управления и вычитателей. Для индикации показаний используется аналоговый вольтметр. Блок питания, управления и вычитателей и вольтметр расположены посередине штанги. Снизу к штанге крепится аккумуляторная батарея. Сверху установлена ручка для переноски.
В качестве датчика магнитного поля использован двухкоординатный магниторезистивный преобразователь на микросхеме TD1 HMC1022 фирмы Honeywell. Для работы этого датчика необходимы сигналы сброса/установки (импульсы тока амплитудой до 0.5 А длительностью около 1 мксек). На вход S/R магнитометра подаются прямоугольные импульсы с блока питания, управления и вычитателей. Микросхема DD3 предназначена для формирования фронтов и спадов импульсов. С выхода микросхемы DD3 прямоугольные импульсы через дифференцирующие цепочки R55C10, R56C9 подаются на транзисторы VT4, VT5. Через конденсаторы C13, C14 импульсы сброса/установки подаются на соответствующие входы микросхемы TD1.
Выходные сигналы (пропорциональные составляющей индукции магнитного поля по соответствующей координате) с датчика TD1 подаются на дифференциальные входы усилителей DA1, DA2 (AMP04 фирмы Analog Devices). Для установки нулевого выходного сигнала в отсутствие магнитного поля используются цепочки R4R5R6, R7R8R9. Коэффициент усиления усилителей DA1, DA2 (соответствующий коэффициенту преобразования 1 В/Гс или 10 мВ/мкТл) задается с помощью резисторов R18 и R21. Через токоограничивающие резисторы R30, R31 сигналы поступают на выход преобразователя (OUTA, OUTB). Для питания магнитометра используются напряжения +12, +5 и +2.5 В (Vref), поступающие от блока питания, управления и вычитателей. Напряжение +12.6 В с аккумуляторной батареи через защитный диод VD2 подается на контакт +12 В (для питания узлов измерителя) и на стабилизатор напряжения +5 В (DA7). Для работы усилителей магнитометра от источника однополярного напряжения служит источник опорного напряжения Vref (+2.5 вольт) на элементах R54 и DA6 (TL431C).
Для формирования сигналов сброса-установки (S/R) служит генератор на микросхемах DD1, DD2. На выходе генератора могут присутствовать четыре разновидности сигнала S/R (режим работы выбирается переключателями S1,S2,S3): прямоугольные импульсы частотой 20 Гц и скважностью, равной 0.5; прямоугольные импульсы частотой 0.2 Гц и скважностью, равной 0.5; прямоугольные импульсы частотой 0.2 Гц и скважностью, равной примерно 0.05; нулевой уровень.
Вход вольтметра подключается к выходам магнитометров, а также к выходам вычитателей. Вольтметр может работать с открытым или закрытым входом, в зависимости от положения переключателя S1. Закрытый вход позволяет отделить переменную составляющую сигнала от постоянной, что в сочетании с разнообразием форм сигнала S/R существенно расширяет возможности устройства. Вольтметр построен по схеме преобразователя напряжение-ток (DA1.2). Для индикации полярности входного напряжения использован узел на микросхеме DA1.3, транзисторах VT1, VT2 и светодиодных индикаторах HL1, HL2.
1.3.4 Расчет потребляемой мощности
Теперь необходимо выполнить расчет потребляемой мощности. Это делается для того, чтобы подобрать правильный блок питания.
Интегральная микросхема DD2 (К561ИЕ16) потребляют мощность
РK561ИЕ16 =0,7*12=8,4 мВт;
Аналоговые микросхемы DA1- DA4 (AMP04) потребляют мощность:
РAMP04 = 4*0,5*5=10 мВт;
Аналоговая микросхема DA5 (LM324N) потребляет мощность:
РLM324N =5*3 =15 мВт;
Интегральные микросхемы DD1- DD3 (К561ЛЕ5) потребляют мощность:
РК561ЛЕ5 = 3*0,005*12=0,18 мВт;
Магниторезистивные датчики TD1, TD2 (HMC1022) потребляют мощность:
РHMC1022 = 2*1*12= 24 мВт;
Резисторы потребляют мощность:
Р резисторов =57*0.25= 14.25мВт;
Транзисторы потребляют мощность:
Р транзисторов = 30 +2*12+2*50+2*45 = 222мВт
Резисторы вольтметра потребляют мощность:
Р резисторов В=20*0.25+0.5= 5.5мВт
Транзисторы вольтметра потребляют мощность:
Ртранзисторов В=12+30= 42мВт
Светодиоды вольтметра потребляют мощность:
Р светодиоды В= 3.6+3.6= 7.2 мВт
Стабилитроны вольтметра потребляют мощность:
Р стабилитронов В=300*2= 600мВт
Аналоговая микросхема DA5 в вольтметре (LM324N) потребляет мощность:
РLM324N =5*3 =15 мВт;
Диодный мост вольтметра потребляет мощность:
Р диод.мост В=4мВт
Теперь, рассчитав мощность, потребляемую отдельными элементами устройства, можно рассчитать мощность, потребляемую всем устройством.
Р= ∑Рэл = 15+ 7.2+ 42+ 5.5+222+ 14.25+ 24+ 0.18+ 15+ 10+ 8.4+ 600= 963.53 мВт.
Похожие работы
... сигнал на когерентность, исключает случайные, побочные результаты измерений без потери чувствительности частотомера. Анализаторы спектра Этот уже достаточно развитый, но еще перспективный вид средств радиоконтроля предназначен для сканирования частотных спектров модулированных сигналов в различных частотных диапазонах и отображения на экране дисплея/осциллографа этих спектров. В случае, ...
... . 6. Датчик ЭДС Холла. Датчик ЭДС Холла – это элемент автоматики, радиоэлектроники и измерительной техники, используемый в качестве измерительного преобразователя, действие которого основано на эффекте Холла. Представляет собой тонкую прямоугольную пластину (площадь – несколько мм2), или пленку, изготовленную из полупроводника (Si, Ge, InSb, InAs), имеет ...
... проводимости, запрещенная валентная зона, энергия активации). 8. Температурная зависимость полупроводников. Литература, рекомендуемая к лабораторной работе: 10. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983. 11. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. 12. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, Т. 3. – М.: Наука, 1977. 13. Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Курс ...
... с помощью гигрометра и психометра. № 5 Термодинамика. Равновесное состояние. Обратимые и необратимые процессы. Внутренняя энергия термодинамической системы Термодинамика – раздел физики, в котором изучаются закономерности тепловой формы движения материи и связанных с ней физических явлений. Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые могут обмениваться между ...
0 комментариев