Реферати

Цифровий вимірювальний вольтметр


Цифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметрЦифровий вимірювальний вольтметр

Міністерство загальної та професійної освіти Російської Федерації

Новосибірський державний технічний університет

Факультет автоматики та обчислювальної техніки

Відділ збору та обробки даних

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

за дисципліною:

КОНСТРУКЦІЯ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Тема:

«Цифровий вимірювальний вольтметр»

Прийнято:

Група: A-51 Підпис:

Виконала: Рарова Т.Л. Дата:

Зміст.

  1. Зміст……………………………………….. .. …………………………..2

  2. Вступ.…………………………………………. ……………………………3

  3. Технічне завдання на курсовий проект …………………………………. 4

  4. Розробка блок-схеми…………………………………………. п’ять

  5. Розробка концепції………………………………………….

5.1 Вхідний дільник………………………………………….. ……………..

  1. Вхідний підсилювач ………………………………………… ……………………………………..

  2. Компаратор ………………………………………… ……………………………………..

  3. Аналого-цифровий перетворювач …………………………………….. …

  1. Перемикач ………………………………………… …………

  2. Інтегратор …………………………………………. .. …………..

  3. Компаратор ………………………………………… ……………

  1. Аналіз помилок ………………………………………… …………………………………………

  2. Перевірка класу точності ………………………………………… ……………. ………

  3. Висновок……………………………………………. ……………………3дев’ять

  4. Бібліографія. .…………………………………………. …………40

  1. Вступ.

В даний час широко застосовуються цифрові вимірювальні прилади (ЦМВ), які мають ряд переваг порівняно з аналоговими електровимірювальними приладами.

Цифровими приладами називають пристрої, що автоматично формують дискретні сигнали вимірювальної інформації, показання яких представлені в цифровому вигляді. У цифрових приладах код формується відповідно до значення вимірюваної величини, а потім відповідно до коду значення змінної подається на звітному пристрої в цифровому вигляді.

Цифровий пристрій містить два обов’язкових функціональних блоку: аналого-цифровий перетворювач (АЦП) і цифровий звітний пристрій.

Аналого-цифрові перетворювачі призначені для перетворення аналогових сигналів у відповідні їм цифрові, тобто для перетворення сигналів з безперервною шкалою значень в сигнали з дискретною шкалою значень. А звітний пристрій відображає значення вимірюваної величини в цифровому вигляді.

Класифікація методів перетворення напруги в цифровий код дуже різноманітна. За типом алгоритму роботи АЦП поділяють на перетворювачі, які використовують методи послідовного підрахунку, побітового кодування та зчитування.

Спосіб перетворення вибирається залежно від конкретних умов використання вольтметрів, призначення вольтметра та їх вартості. Однією з відмінних рис, що характеризують властивості перетворювачів, є наявність або відсутність зворотного зв’язку в структурній схемі. Тому за принципом дії АЦП поділяють на перетворювачі прямого перетворення (без зворотного зв’язку) і зі зворотним зв’язком (збалансовані, закриті), наприклад, стеження і порозрядне кодування.

Представниками алгоритму послідовного підрахунку є перетворювачі з проміжним перетворенням напруги в інше аналогове значення (часовий інтервал, частота), а також інтегруючого типу. Останні забезпечують високу завадостійкість і точність, але поступаються в швидкодії іншим АЦП.

Найпоширенішим типом інтегруючих перетворювачів є АЦП з двотактною інтеграцією (подвійний схил).

Інтегруючі двотактні перетворювачі мають чудову точність, усувають помилки поширення в схемі та компенсують зміни тактової частоти та постійної часу інтегратора, оскільки ці зміни однаково впливають на обидва фронти пилкоподібного імпульсу. Перетворювач також компенсує струми і напруги зміщення компататора, оскільки для цього передбачено два переходи через нуль.

Цей метод економічний при використанні в перетворювачах з високою роздільною здатністю, але через велику постійну часу ланцюгів швидкість перетворювачів не перевищує 100 перетворень/с. Як правило, цифрова інформація на виході цих АЦП представлена ​​в спеціальному коді, призначеному для безпосереднього керування світлодіодними цифровими дисплеями з семисегментними індикаторами або дисплеями, виготовленими на рідких кристалах.

  1. Розробка блок-схеми.

У цифрових вимірювальних приладах показання подаються у вигляді дискретних чисел на зчитуючому пристрої. Переваги такого уявлення пов’язані зі зменшенням суб’єктивних помилок за рахунок паралаксу та більш швидкого читання.

У вимірюванні вольтметрів використовуються в основному інтегруючі схеми АЦП (див. раніше).

Двухтактні інтегруючі АЦП зазвичай включають операційні підсилювачі, компаратор напруги, аналогові перемикачі, джерело опорної напруги, лічильник BCD, регістр, декодер, тактовий генератор і вихідні схеми керування (пристрій відображення).

На малюнку 1 показана блок-схема цифрового вимірювального вольтметра.

Робота пристрою, за схемою, така: вхідний сигнал проходить вхідний атенюатор(подільник і буферний підсилювач), керований пристрій управління атенюатором. Схема реалізована таким чином, що пристрій порівняння завжди отримує сигнал, що має значення, близьке до 0,1 вольта, тобто порівняльний імпульс становить 0,1 вольт. Цей імпульс порівняння буде надходити з джерело опорної напруги.

Автоматичний вибір меж вимірювань здійснюється наступним чином:

Робота з інтегрування АЦП відбувається в два цикли:

перший удар: аналогові перемикачі К2 і К3 розімкнуті, перемикач К1 замкнутий, тому невідома напруга U1 з часом подається до інтегратора T0 . Імпульси синхронізації забезпечуються контролером пристрою. Після фіксованої кількості тактових імпульсів загальною тривалістю T0 клавіша K1 відкривається, а клавіші K2 і K3 закриваються,

другий удар:

на даний момент часу значення Уm дорівнює:

Ум=U1*T0t (один),

де т– постійна часу інтегратора.

Опорний вхідний сигнал підключений до входу інтегратора, який має протилежну полярність по відношенню до аналогової вхідної напруги U1так що вихідний сигнал інтегратора зменшується від Уm до нуля, в цей момент керування пристроєм блокується до початку наступного циклу скидання. Напруга на виході інтегратора тепер дорівнює нулю, отже, маємо

0=Уm — E0*Т2/т (2)

З виразів (1) і (2) отримуємо

U1=E0*T2/T1.

Оскільки E0 і T1 є постійними, показання лічильника (T2) дає значення невідомого аналогового вхідного сигналу.

Завдяки ключу К3 інтегратор розряджається на землю.

З останнього рівняння ви можете побачити , що метод подвійного інтегрування забезпечує незалежність точності приладу від тривалої нестабільності елементів схеми інтегрування RC , а також від тривалої нестабільності частоти тактового генератора. Повільні зміни значень R, C і підрахунок частоти повторення імпульсів , з якого формується інтервал інтегрування першого циклу T1 , може призвести лише до незначних змін загального часу вимірювання. Це пов’язано з тим , що ефект цих змін взаємно компенсується на двох інтервалах інтегрування. Якщо , наприклад, збільшується частота появи імпульсів , тоді до початку компенсації вихідної напруги інтегратора пройде менше часу (T1 зменшення). Вихідна напруга інтегратора У01 буде трохи менше ,ніж це було б на попередній частоті , але дещо більша кількість лічильних імпульсів буде розташована на інтервалі інтегрування опорної напруги , оскільки їх частота вища. Таким чином, зниження вихідної напруги інтегратора буде компенсовано. Якщо змінюється опір або ємність схеми інтегрування , то це призведе до відповідної зміни вимірюваної та опорної напруги на виході інтегратора , тому ці зміни скасовують одна одну. Похибка вимірювання приладу в основному визначається нестабільністю джерела опорної напруги і нестабільністю підсилення вхідного підсилювача. Структурна схема одного з цифрових вольтметрів , на основі цього методу , і графіки часу, пояснюючи свою роботу, наведені в додатку 2. CV містить підсилювач вхідного сигналу А1, інтегратор, компаратор, Тригери Т1,Т2, одиночний вібратор Ов ,логіка управління, джерело опорної напруги, запустити генератор , двійково-десятковий лічильник КТ з індикатором. У вихідному стані РС— тригери T1 і T2 знаходяться в стані «0». Ключ K3 , керується інвертованим тригерним виходом T2 , зачинено , а на виході операційного підсилювача буде вхідний потенціал, близький до нуля. Вхід лічильника CT заблокований сигналом 0 прямого виходу T2 , а лічильник зберігає результат попереднього перетворення. Сигналом ПУСК лічильник ТТ встановлюється в стан «0». , який затримується одним вібратором Oв і входить у вхід С тригер Т2 , встановивши його в стан «1». Це призводить до відкриття ключа К3 і розблокування лічильного входу КТ , який починає підраховувати імпульси генератора Gп тактова частота fт Вхідна виміряна напруга ,надходить на вхід інтегратора через закритий ключ К2 , є інтегрованим. Інтеграція триває до переповнення лічильника СТ. Передача імпульсного КТ встановлює T1 на «1» , тим самим відкриваючи K2 і закриваючи K1. Опорна напруга має протилежну полярність щодо вимірюваної напруги, а вихідна напруга інтегратора починає змінюватися в протилежному напрямку. Коли вихідна напруга інтегратора стає рівною У порівняння , спрацьовує компаратор , і його вихідний імпульс встановлює обидва тригери в стан «0». Схема повертається в початковий стан.

Початковий імпульс

т

опорна напруга

т

Уодин

вихідна напруга інтегратора

т

Упорівняння

компаратор імпульсу

т

t0 t1 t2 t3

імпульсний кінець інтервалу

переповнення рахунку

Цифровий вимірювальний вольтметр

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *