Размещено на http://www.allbest.ru/

Ведение

Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизированного управления, выработки и преобразования энергии.

Сфера применения электроники постоянно расширяется. Практически каждая достаточно сложная техническая система оснащается электронными устройствами. Трудно назвать технологический процесс, управление которого осуществлялось бы без использования электроники. Функции электронных устройств становятся все более разнообразными.

Современная информационно–измирительная техника располагает совокупностью средств измерения различных физических величин электрических, магнитных, механических и др. Огромное количество из этих величин в процессе измерения преобразуется в величины электрические как наиболее удобные для передачи, усиления, сравнения, точного измерения. Поэтому в развитии современной информационно–измерительной техники преобладающее значение приобретает развитие средств измерений электрических величин.

Цифровая измерительная техника постепенно стала важнейшей отраслью измерительной техники. Номенклатура цифровых приборов непрерывно расширяется, выпускаются ЦИП различных классов точности от 0,0001 до 2% с различным числом десятичных знаков отсчета от 2 до 8 (в большинстве случаев 4–5 знаков).

Созданы автоматические цифровые приборы, основанные на новых принципах, отличающиеся дискретной, кодированной формой представления результата измерения, высокими точностью и быстродействием. Цифровые приборы решают многие новые задачи измерительной техники.

1. Обзор предметной области

Двухтактный интегрирующий АЦП. В основу метода двухтактного интегрирования положен принцип сравнения значения интеграла амплитуды входного аналогового сигнала u_вх(t) в определенных пределах и значения интеграла опорного напряжения U_REF в тех пределах, при которых разница этих двух интегралов дает нулевой результат. В качестве результата аналого-цифрового преобразования принимается двоичный код X, пропорциональный пределам интегрирования опорного напряжения. Математически это можно записать

.

Двоичный код может быть получен путем заполнения интервала Dt_инт тактовыми импульсами и подсчета их двоичным счетчиком. Для определенности пределов интегрирования такими же импульсами заполняется и интервал времени t₂-t₁. Этот интервал должен быть одинаковым при любом преобразовании и обычно выбирается соответствующим модулю счета K_сч используемого двоичного счетчика.

АЦП двухтактного интегрирования обладает не высоким быстродействием, поскольку выходной код формируется процессом подсчета тактовых импульсов, длительность которого зависит от амплитуды входного аналогового сигнала. Для облегчения синхронизации работы такого АЦП с другими устройствами схема управления обычно формирует управляющий сигнал «Busy». Между тем двухтактный интегрирующий АЦП обладает существенным достоинством. По причине интегрирования входного сигнала осуществляется фильтрация высокочастотных помех. Кроме того, период интегрирования Tинт входного напряжения можно выбрать таким, чтобы почти полностью исключить помехи с частотами, кратными 1/Tинт. Для этой цели обычно выбирается временной интервал, определяемый частотой бытовой сети.

2. Техническое задание

2.1 Наименование объекта проектирования

Объектом проектирования является цифровой вольтметр по схеме двухтактного интегрирования, предназначенный для измерения напряжения постоянного тока или медленно меняющего напряжения в электрической цепи на промышленных предприятиях.

2.2 Основание для разработки

Основанием для разработки является задание на курсовой проект.

2.3 Назначение и цель

Назначение

Цифровой вольтметр используется для проверки и настройки разнообразного электротехнического и радиотехнического оборудования в производственных условиях и лабораториях.

Цель

Создание непрерывной системы измерения напряжения постоянного тока, лишенной недостатков других систем, простой по конструкции.

2.4 Требования к объекту проектирования

Требования к структуре

Конструктивно цифровой вольтметр выполнен в литом корпусе из пластмассы марки ABS, в котором располагается электронный блок, состоящий из платы аналого-цифрового преобразователя и платы индикации.

На лицевой панели расположены:

– окно под цифровой индикатор;

• гнезда для подключения измерительных кабелей.

Индикатор цифрового вольтметра имеет один знаковый и три цифровых сегмента, тогда с учетом предела измерения аналого-цифрового преобразователя предел индикации -10.0…+10.0 В.

На задней панели расположено гнездо для подключения низковольтного питания и окно доступа к переключателю для проведения калибровки.

Цифровой вольтметр имеет один измерительный канал для подключения к электрической цепи.

Цифровой вольтметр должен быть безотказным и удобным в обращении.

Требования к функциям

Измерение напряжения постоянного тока по схеме двухтактного интегрирования. Преобразование частоты импульсов в десятичный цифровой код и отображение полученного кода на визуальный индикатор.

Требования к техническим параметрам

Входным сигналом цифрового вольтметра по схеме двухтактного интегрирования должен быть сигнал с требуемым диапазоном напряжения.

Диапазон измеряемого постоянного напряжений -10…+10 В

Класс точности 0,5

Время измерения 0,5 с

Цифровая индикация измерения 3 ½ разряда

Требования к средствам защиты от внешних воздействий

При работе прибор должен быть защищен от воздействия пыли, прямого нагрева солнечными лучами или близко расположенными источниками тепла, вблизи прибора не должно быть сильных электромагнитных полей, поэтому для обеспечения нормального функционирования необходимо использовать кожух.

Требования по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту

Условия эксплуатации: цифровой вольтметр эксплуатируется в диапазоне температур от 0…+50°С и относительной влажности до 80%.

Техническое обслуживание заключается в систематическом наблюдении за правильностью эксплуатации, регулярном техническом осмотре и устранение возникающих неисправностей.

Перед началом эксплуатации и периодически раз в три месяца необходимо панели плат и контакты разъемов протирать замшей, смоченной в этиловом спирте.

Порядок и сроки проведения профилактических работ: проверка крепления органов управления, плавности их действия и четкости – каждые 12 месяцев; проверка номиналов питающих напряжений – при необходимости; проверка работоспособности прибора не реже раза в 6 месяцев.

Проверка напряжений производится вольтметром класса не ниже 0,5 на контрольных точках. Напряжения должны соответствовать ряду: ±15В, ±5 В.

Требования к маркировке и упаковке

Маркировка системы должна содержать:

• наименование изделия;

• наименование предприятия-изготовителя;

• год выпуска.

Транспортная маркировка на таре должна содержать манипуляционные значки: «Осторожно, хрупкое», «Беречь от сырости», основные, дополнительные и информационные надписи по ГОСТ 14192–77.

Свободное пространство в упаковке должно быть заполнено изолирующими распорными материалами, исключающими возможность перемещения системы внутри упаковки.

В ящик должны упаковываться техническое описание и паспорт, вложенные в папки из полиэтиленовой пленки под крышку ящика по ГОСТ 10354–82.

Ящик, после укладки в него изделий, обмотать по торцам стальной лентой по ГОСТ 3560–73.

Требования к транспортировке и хранению

В упакованном виде система может транспортироваться речным, воздушным, автомобильным и железнодорожным видами транспорта;

Транспортировка должна производиться в соответствии с требованиями, изложенными в следующих документах: «Правила перевозки грузов», утвержденными Министерством речного флота; «Руководство по грузовым перевозкам на внутренних воздушных линиях», утвержденными Министерством гражданской авиации; «Общие правила перевозки грузов автотранспортом», утвержденными Министерством автомобильного транспорта; «Правила перевозки грузов», утвержденными Министерством путей сообщения (МПС);

Транспортировка железнодорожным транспортом должна производиться в крытых вагонах или контейнерах, при этом перевозка грузов должна производиться в соответствии с «Техническими условиями погрузки и крепления грузов», утвержденными МПС;

Изделия должны храниться на стеллажах в вентилируемых помещениях при температуре окружающей среды от +15 до +40єС и относительной влажности не более 80%. при этом в окружающей среде должны отсутствовать агрессивные примеси.

Погрузочно-разгрузочные работы необходимо производить в соответствии с ГОСТ 12.3.009–76;

Устройство в упаковке для транспортирования должно выдерживать по ГОСТ 12997–84 воздействие транспортной тряски с ускорением 30 м/с при частоте от 10 до 120 ударов в минуту.

Требования по стандартизации и унификации

Стандартными элементами цифрового вольтметра для промышленных предприятий являются все используемые элементы конструкции и вся элементная база.

Требования к документации

В комплект устройства должны входить: техническая документация и инструкция по эксплуатации.

К прибору должны прилагаться следующие документы:

– электрическая структурная схема;

– электрическая функциональная схема;

– электрическая принципиальная схема;