Курсовая: Электронный вольтметр переменного тока действующих значений - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Электронный вольтметр переменного тока действующих значений

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 7195 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет Информатики и радиоэлектроники Кафедра Информационных систем и измерительных технологий Специальность 200106 Задание На курсовой проект Подгорнову Олегу Павловичу Шифр 6041012 Тема работы : Разработать электронный вольтметр переменного тока действующих значений, обеспечивающий измерение напряжения в заданном диапазоне 2. Исходные данные Диапазон измерения, В: 10-3 – 300; Диапазон частот, кГц: 0.02 – 200; Входное сопротивление, не менее, МОм: 2.5; Входная ёмкость, не более, пФ: 10; Основная погрешность, %: 1.5; Рабочий диапазон температур, оС: 10 – 45; Напряжение питания, В: 220 я 10 %. 3. Содержание пояснительной записки 3.1. Выбор и обоснование схемы прибора 3.2. Расчет элементов и узлов прибора (расчет принципиальной схемы) 3.3. Оценка погрешности 3.4. Описание прибора 4. Перечень графического материала 4.1. Структурная схема 4.2. Принципиальная электрическая схема 4.3. Чертеж печатной платы 4.4. Электромонтажный чертеж платы 4.5. Сборочный чертеж 5. Дата выдачи задания 6. Срок сдачи проекта Задание выдал Мельников А.А. (подпись) Задание принял Содержание : 1 Техническое задание 2 Выбор и обоснование схемы прибора 3 Расчет элементов и узлов прибора 3.1 Расчет входного делителя 3.2 Расчет преобразователя импеданса 3.3 Расчет аттенюатора 3.4 Расчет усилителя 3.5 Расчет преобразователя действующих значений (ПДЗ) 4 Оценка погрешности прибора 4.1 Расчет погрешности входного делителя 4.2 Расчет погрешности преобразователя импеданса 4.3 Расчет погрешности аттенюатора 4.4 Расчет погрешности ПДЗ 4.5 Расчет погрешности усилителя 4.6 Расчет основной погрешности прибора 5 Описание спроектированного прибора 6 Выводы по результатам проектирования 7 Список использованной литературы Приложение A Справочные данные 1 Техническое задание Разработать электронный вольтметр переменного тока действующих значений, обеспечивающий измерение напряжения в заданном диапазоне со следующими характеристиками (параметрами): Диапазон измерения, В: 10-3 – 300; Диапазон частот, кГц: 0.02 – 200; Входное сопротивление, не менее, МОм: 2.5; Входная ёмкость, не более, пФ: 10; Основная погрешность, %: 1.5; Рабочий диапазон температур, оС: 10 – 45; Напряжение питания, В:220 10 %. Выбор и обоснование схемы прибора Электронные вольтметры переменного тока представляют собой сочетание выпрямляющего устройства (детектора), усилителя, измерительного механизма и выполняются по двум схемам : 1. “ Детектор – Усилитель постоянного тока ”. Рис. 2.1 Данная схема имеет широкую область частот измеряемых напряжений с верхней границей порядка 0.5 – 1 ГГц, но обладает меньшей точностью и чувствительностью, чем электронные вольтметры, выполненные по второй схеме. 2. “ Усилитель – Детектор ”. Рис. 2.2 Данная схема имеет более высокую чувствительность, нижний предел измерения порядка 1 мВ, класс точности порядка 1.5 – 2.5, но меньший диапазон частот измеряемых напряжений, верхняя граница частот не превышает 5 – 10 МГц. Исходя из технического задания, выбираем вторую схему. Общая структурная схема проектируемого вольтметра представлена на р ис. 2.3. Данная схема используется потому, что применение обратных связей, охватывающих несколько блоков, усложняет расч ё т и настройку прибора. Рис. 2.3 Первые четыре элемента , представленные на рис. 2.3, образуют масштабный преобразователь, следующие три – преобразователь действующих значений, а последний – измерительный механизм (ИМ). Из-за сложности конструирования многопредельного входного высокоомного делителя и для получения требуемого входного сопротивления прибора и точности измерения, входной блок прибора строят на основе одноступенчатого входного делителя, повторителя напряжения и многоступенчатого низкоомного делителя (аттенюатора). ВД – входной делитель. Представляет собой пассивный одноступенчатый делитель. Состоит из высокоомных сопротивлений, чтобы переключения ВД не сильно изменяли входное сопротивление прибора и корректирующих конденсаторов, чтобы коэффициент деления не зависел от частоты. ПИ – преобразователь импеданса. Реализован на операционном усилителе К Р 140УД26 с полной обратной связью и представляет собой повторитель напряжения. Предназначен для согласования сопротивлений входного делителя и аттенюатора. Атт. – аттенюатор. Осуществляет реализацию нескольких пределов измерения путем деления входной величины на разные коэффициенты. Строится таким образом, чтобы его выходное сопротивление не было в зависимости от предела измерения. У – однопредельный активный усилитель с постоянным коэффициентом преобразования. Должен обладать малым дрейфом нуля, низким порогом чувствительности, большим диапазоном частот пропускания. Предназначен для получения необходимого коэффициента усиления. Для усиления только переменной составляющей тока перед усилителем необходимо расположить разделительную цепь, которая устранит постоянную составляющую тока . Преобразователь действующих значений (ПДЗ) предназначен для преобразования переменного тока в постоянный. Может быть реализован двумя способами: с использованием логарифмирующих и антилогарифмирующих устройств; с помощью нелинейных преобразователей с квадратичной характеристикой и устройства, извлекающего квадратный корень. При использовании первого способа преобразователь получается достаточно сложным и имеет небольшую точность преобразования. Структура ПДЗ состоит из следующих тр ё х блоков: Кв. ФП – квадратирующий функциональный преобразователь. УУ – усредняющее устройство. ФП ИК – функциональный преобразователь, реализующий извлечение квадратного корня. В данном проекте ПДЗ выполнен на квадратичном преобразователе, основанном на множительно-делительном устройстве на управляемых проводимостях. На входе такого квадратичного преобразователя нет необходимости использовать устройство выделения модуля. Расчет элементов и узлов прибора 1.1 Расчет входного делителя Сопротивление входного делителя и входное сопротивление прибора должны быть не менее з аданного в техническом задании входного сопротивления прибора , т.е. не менее 2.5 МОм. Рис. 3.1 С резистора R 2 на вход преобразователь импеданса подается напряжение U ВЫХ , составляющее часть измеряемого напряжения U В X , з ада ваемое коэффициент ом умножения K равным 0.001, т.е. входной делитель делит входное напряжение на 1000. , (3.1.1) где ; R П – входное сопротивление преобразователя импеданса . R П 10 9 Ом. Сопротивление R П >> ( R 2 + R 3 ) , поэтому можно считать, что R 2П ( R 2 + R 3 ) . Для обеспечения требуемого входного сопротивления прибора R вх необходимо выполнение условия : , (3.1.2) где . Следовательно , . (3.1. 3 ) Зная входное сопротивление преобразователя импеданса R П и входное сопротивление R вх электронного вольтметра, можно найти R Д : [МОм]. (3.1.4) Из формул (3.1.2) и (3.1. 3 ) следует, что [кОм]. (3.1.5) [МОм]. (3.1.6) При работе делителя напряжения из активных сопротивлений на переменном токе , коэффициент деления зависит от частоты в результате шунтирования сопротивлений паразитными ёмкостями. Для устранения этой зависимости необходимо осуществить частотную коррекцию пут ё м шунтирования сопротивлений делителя ёмкостями C 1 и C 2 . При этом: , (3.1.7) где C 2П = C 2 + C П ; C П – входная ёмкость преобразователя импеданса . C П 2 пФ. Ёмкость конденсатора C 1 , в основном , определяет входную ёмкость электронного вольтметра C вх . Приняв C 1 C вх , получим , что C 1 = 10 пФ. Конденсатор C 1 подстроечный, поэтому условие , заданное в техническом задании о значении входной ёмкости , выполнимо. Исходя из условия (3.1.7) , получим значение C 2 : [нФ], (3.1.8) Ограничительные диоды VD 1 и VD 2 предназначены для защиты преобразователя импеданса от перегрузки по напряжению. В качестве диодов используются Д311, прямое падение напряжения на которых составляет 0.4 В. R 1: С2-29В-0.25- 2.49 МОм ± 0.5% R 2: С2-29В-0.25-2.49 кОм ± 0.5% R 3: РП1-85А-0.5-240 Ом ± 10% C 1: КТ4-25-250В- 3…15 пФ ± 10% C 2: К71-6-300В-10 нФ ± 1 0 % 1.2 Расчет преобразователя импеданса Преобразователь импеданса, изображённый на рис. 3.2, основан на неинвертирующем повторителе напряжения. Его достоинством является высокое входное сопротивление. Рис. 3.2 Ё мкость разделительного конденсатора C 3 можно рассчитать по формуле : . (3.2.1) Согласно техническому заданию, нижняя граничная частота электронного вольтметра составляет 20 Гц, входное сопротивление ОУ К Р 140УД26 составляет 1 ГОм, следовательно [ п Ф]. (3.2.2) R 4: РП1-85А-0.5- 10 кОм ± 10% С3: К71-6-300В- 39 0 п Ф ± 10% 1.3 Расчет аттенюатора Аттенюатор – это набор однотипных ячеек, представляющих собой симметричные четырехполюсники П - и Т - типов. Равенство и постоянство входных и выходных сопротивлений ячеек аттенюаторов облегчает согласование звеньев канала, через которые проходит преобразуемый сигнал. Затухание (коэффициент деления) в аттенюаторах можно изменять либо изменяя количество включенных ячеек (аттенюаторы с постоянными параметрами звеньев), либо изменяя параметры входящих в ячейки элементов (аттенюаторы с переменными параметрами звеньев). Рис. 3.3 В электронных вольтметрах, как правило, применяются аттенюаторы с постоянными параметрами звеньев, в качестве которых используются П - образные четыр ё хполюсники. Рис 3. 4 Коэффициент затухания i -го четырехполюсника K i определяется как отношение его выходного напряжения U i к входному U i +1 : . (3.3.1) Коэффициент затухания K аттенюатора равен произведению коэффициентов затухания четыр ё хполюсников: , (3.3.2) где n – число четыр ё хполюсников. Значение коэффициента затухания i -го звена K i находится как: . (3.3.3) Сопротивление части схемы, находящейся слева от точки 1, согласно теории аттенюаторов, равно R 0 : . (3.3.4) Решая совместно полученные уравнения, получим: , (3.3. 5 ) . (3.3.6) Если аттенюатор должен работать на нагрузку R н , сопротивление которой не бесконечно велико, принимают верным равенство R 0 = R н . Диапазон измерения напряжения разрабатываемого электронного вольтметра от 1 мВ до 300 В. Определим количество пределов измерения, число ступеней и коэффициенты затухания аттенюатора. Соотношение номинальных напряжений двух смежных пределов измерений выбираем равным . Получим 12 пределов измерения: № предела Диапазон, мВ № предела Диапазон, В 1 0 – 1 7 0 – 1 2 0 – 3.16 8 0 – 3.16 3 0 – 10 9 0 – 10 4 0 – 31.6 10 0 – 31.6 5 0 – 100 11 0 – 100 6 0 – 316 12 0 – 316 Исходя из установленных пределов измерения электронного вольтметра и коэффициента деления входного делителя, напряжения на ступенях затухания аттенюатора U i будут соответственно равны: U 1 = 1 мВ; U 2 = 3.16 мВ; U 3 = 10 мВ; U 4 = 31.6 мВ; U 5 = 100 мВ; U 6 = 316 мВ. В соответствии с уравнением (3.3.1) , . (3.3.7) Тогда из формул (3.3.5) и (3.3.6): ; (3.3.8) . (3.3.9) Параллельно соедин ё нные сопротивления могут быть заменены одним: ; ; ; ; ; . (3.3.10) Зная входное сопротивление усилителя и приняв R 0 = R н = 2 0 к Ом , по формулам (3.3.5) и (3.3.6) определим параметры сопротивлений аттенюатора. [ к Ом]; (3.3.11) [ к Ом]; (3.3.12) [ к Ом]. (3.3.13) Особенностью аттенюаторов является то, что вне зависимости положения его переключателя, его входное и выходное сопротивления постоянны и равны R 0 . Ёмкость разделительного конденсатора C 4 можно рассчитать по формуле: [ н Ф] (3.3.14) Расчетные значения резисторов: R 5, R 15: 13. 18 кОм R 6, R 8, R 10, R 12, R 14: 28.4 3 кОм R 7, R 9, R 11, R 13: 19.2 7 кОм Номинальные значения: R 5, R 15: С2-29В-0.25-13.2 кОм ± 0. 1 % R 6, R 8, R 10, R 12, R 14: С2-29В-0.25-28.4 кОм ± 0. 1 % R 7, R 9, R 11, R 13: С2-29В-0.25-19.3 кОм ± 0. 1 % С4: К71-6-300В-390 нФ ± 10% 1.4 Расчет усилителя Усилитель представляет собой усилитель переменного напряжения, состоящи й из двух каскадов, выполненных на ОУ OP 37 . Рис 3.5 Коэффициент усиления выбирается исходя из максимального значения величины входного напряжения и величины тока максимального отклонения стрелки измерительного механизма . В разрабатываемом устройстве применяется измерительный механизм типа М2027-М1, описание которо го находится в Приложении А . Данный прибор имеет внутреннее сопротивление 3 кОм и ток полного отклонения стрелки 100 мкА. Д ля уменьшения влияния температур ы последовательно с ним ставится добавочное сопротивление, номинал которого в 5…10 раз бо льше внутреннего сопротивления. Принимаем R доб = 15 кОм. Д ля полного отклонения стрелки измерительного механизма необходимо пр иложить напряжение, вычисляемое по формуле: [ В ] . (3.4.1) Максимальное напряжение, поступающее на вход усилителя равно 1 мВ, тогда общий коэффициент усиления равен 18 00. Принимаем коэффициент усиления первого каскада К 1 = 40 , а коэффициент усиления второго каскада К 2 = 45 . Примем R 16 и R 20 равными 20 кОм. Тогда R 17 = K 1
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Элита России - не учёные и врачи, а клоуны и шлюхи.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по физике "Электронный вольтметр переменного тока действующих значений", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru