Вибір джерела живлення

3.3 Вибір джерела живлення

Живлення всіх елементів має бути стабільним, щоб уникнути збоїв у роботі системи. Для забезпечення високої стабільності використаємо джерело опорної напруги. Найкращими джерелами, які випускаються в теперішній час є: REF-02, AD586, МС780, LM113, TL431. Одним з найкращих джерел опорної напруги є мікросхема МС780. Схема підключення опорного джерела живлення МС780 показана на рисунку 3.4.

Рисунок 3.4 – Схема включення джерела живлення

Джерело опорної напруги МС780 має такі технічні характеристики:

- відхилення напруги від опорного значення: ± 0,02 В;

- струм споживання 2 μА;

- діапазон струму навантаження: від 0 до 10 mА;

- температурний коефіцієнт вихідної напруги: 10^-5ºС .

Для того щоб вхідний сигнал якомога менше спотворити, при його проходженні через резистори, які будемо використовуватися для ділення напруги та схем включення мікроелементів – будуть прецензійними .

3.4 Вибір датчика температури KTY81-121

Вибір датчика температури проведемо за наступним властивостями, даний датчик мати похибку не більше 2%, а також працювати в діапазоні від

-50 до 150.

Даним критеріям підходить датчик KTY81-121 рисунок 3.5 фірми NXP Semiconductors.

Рисунок 3.5 – Датчик KTY81-121

Це температурний датчик термістор - напівпровідниковий резистор, електричний опір якого істотно зменшується або зростає зі зростанням температури. Для терморезистора характерні великий температурний коефіцієнт опору (ТКС) (в десятки разів перевищує цей коефіцієнт у металів), простота пристрою, здатність працювати в різних кліматичних умовах при значних механічних навантаженнях, стабільність характеристик у часі. Терморезистор виготовляють у вигляді стержнів, трубок, дисків, шайб, намистин і тонких пластинок переважно методами порошкової металургії, їх розміри можуть варіюватися в межах від 1-10 мкм до 1-2 см. Основними параметрами терморезистора є номінальна опір, температурний коефіцієнт опору, інтервал робочих температур, максимально допустима потужність розсіювання.

Основні параметри датчика:

- опір при 25 ° C: 1000 Ω ± 2% (Ic = 1 мА)

- температурний коефіцієнт: 0.75% / K тип

- максимальний струм: 10 мА при 25 ° C, 2 мА при 150 ° C

- постійна часу: 30 сек на нерухомому повітрі: 5 сек в спокійній рідини,

2 сек в поточній рідини

- корпус: SOD-70

4. Електричні розрахунки компонентів системи вимірювання температури

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.

 (4.1)

Візьмемо  пФ.

Схема інтерфейсу RS 485 зображена на рисунку 3.3. Для того щоб забезпечити подавлення високочастотних завад живлення кожної мікросхеми, безпосередньо близько до її корпусу шунтуються керамічні конденсатори, а саме С₇, С₁₀, С₈ ємність яких не перевищує 0,1 мкФ . Звідси випливає, що ємність конденсаторів С₇=С₁₀=С₈=0,1 мкФ. Для подавлення низькочастотних завад і пульсацій використовуємо електролітичні конденсатори С₆ ємність, якого також не повинна перевищувати 0,1 мкФ. Отже С₆=0,1 мкФ

Конденсатори С₁₃, С₁₄, С₁₅, С₁₆ призначені для забезпечення функціонування мікросхеми МАХ 232. Згідно з документацією цієї мікросхеми ємність конденсаторів С₁₃= С₁₄ =С₁₅=С₁₆=0,1 мкФ.

З документації на мікросхему MC7805 визначаємо номінали конденсаторів С₈ – С₉. та С₁₇ – С₁₈ Отже, обираємо конденсатори С₈= С₉=0,1 мкФ, С₁₇= С₁₈= 10 мкФ.

Для забезпечення стабілізації п’яти-вольтового живлення для мікросхем DD5, DD6 використовуємо діоди VD1 та VD2 - діоди напівпровідникові імпульсні 1N4148, які мають такі характеристики:

- постійна зворотна напруга, U_R - 75 В;

- імпульсна зворотна напруга, U_RM - 100 В;

- температура збереження, Т_зб- від –65 до +200°C ;

- робоча температура навколишнього середовища - від –65 до +150°C;

- пряма напруга, U_F1 – 0,1 В;

- зворотний струм, I_R1 - 5 мкА;

- зворотний струм, I_R2 – 0,025 мкА;

- зворотна пробивна напруга, U_BR – 100 В.

5. Розрахунок похибки вимірювання системи температури

 

Розрахуємо похибку квантування АЦП. Розрахунок проведемо за такою формулою:

(5.1)

де n- розрядність АЦП n=12;

 - напруга АЦП;  = 10 (В).

Підставивши значення, отримаємо:

.

Розрахунок СКВ похибки квантування за такою формулою

. (5.2)

Отримаємо:

 

Розрахуємо похибку, яка буде виникати за рахунок не досконалості датчика.

Розрахунок СКВ похибки датчика за такою формулою:

. (5.3)

Підставивши значення, отримаємо:

Розрахуємо загальне СКВ похибки датчиків за такою формулою:

. (5.4)

Підставивши значення, отримаємо:

Висновки

 

В даному курсовому проекті була розроблена інформаційно-вимірювальна система визначення температури. В першому розділі ми розглянули можливі методи та засоби вимірювання температури. В другому розділі ми розробляли структурні схеми систем для визначення температури та з них обрали найкращу схему яка по критеріях якості була найбільш оптимальною для розробки інформаційно - вимірювальної системи температури. В третьому розділі ми розробили електричну принципову схему, де підібрали мікроконтролер фірми Texas Instruments, MSP430F149, інтерфейс зв’язку між вимірювальною системою і персональним комп’ютером – RS-485, обрали джерело живлення MC7805 та первинний вимірювальний датчик KTY81-121 фірми NXP Semiconductors.

В четвертому розділі ми зробили розрахунки основних вузлів системи для визначення температури. В п’ятому розділі розрахували основну похибки, а саме похибку первинного вимірювального перетворювача –датчика KTY81-121.

Загалом розроблена нами система є життєздатною та досить дієвою при стандартних умовах.

Перелік посилань

 

1.  Антропогенные проблемы экологии: Методическое пособие. – К.: Вища школа, 1997. – 144 с.

2. Аксенов И.Я., Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. – М.: Транспорт, 1986. – 176 с.

3. Желібо Е.П., Заверуха Н.М., Зацарнкий В.В. “Безпека життєдіяльності”. – Вінниця: ВНТУ, 2004. – 185 с.

4. Клименко Л.П. Техноекологія – О: Таврія, 2000. – 542 с.

5. Бреслер П.І. Оптичні абсорбційні газоаналізатори і їх використання.– Л.: Енергія, 1980. - 164с.

6. ДСТУ 4277 – 2004: Норми і методи вимірювань вмісту оксиду вуглицю та вуглеводнів у відпрацьованих газах автомобілів з двигунами, що працюють на бензині або газовому паливі.

7. Ю.Ф. Гутаревич, Д.В. Зеркалов, А.Г. Говорун, А.О. Корпач, Л.П. Мержиєвська Екологія автомобільного транспорту: Навч. Посібник – К.: Основа, 2002. – 312с.

8. Проектирование микропроцесорных измерительных приборов и систем/В.Д. Циделко, Н.В. Нагаец, Ю.В. Хохлов и др.- К.: Техніка, 1984.-215с.

7. http://www.ti.com/