Курсовой проект
по дисциплине:
Руководитель А.В. Никонов
Разработала студент гр. АС-223 М.Ю. Великжанина
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
«ЕМКОСТЬ-КОД»
Технические требования:
Диапазон ёмкости 100пФ – 1000пФ
Время преобразования не более 1с
Погрешность преобразования не более 3%
Обеспечить выполнение преобразования в автоматическом режиме
Обеспечить хранение и считывание результата преобразования внешней ЭВМ
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Основы метода преобразования
В основе метода преобразования лежит апериодический затухающий процесс. Интервал времени между началом процесса затухания, когда напряжение равно U0, и моментом, когда
напряжение уменьшается до U1=U0/℮, равен постоянной времени цепи τ. Постоянная времени активно-емкостной цепи равна R*Cх, где Сх- неизвестная емкость. Следовательно при известном и
постоянном значении R, постоянная времени τ прямо пропорциональна Сх.
В момент начала времени t1 конденсатор Сх, заряженный до напряжения U0, подключается к сопротивлению R, открывается
ключ SW, и через него начинают поступать на счетчик квантующие импульсы Т0. Напряжение на конденсаторе снижается, и в момент
t2, когда это напряжение становится равным U0/℮ срабатывает компаратор и закрывает ключ SW. Отсчет счетчика импульсов
Nx=R*C
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Временные диаграммы, демонстрирующие данный метод преобразования
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Функциональная схема преобразователя
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СОДЕРЖИТ СЛЕДУЮЩИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:
• 1 - Компаратор;
• 2 - Блок управления;
• 3 - Генератор тактовых импульсов;
• 4 - Логический элемент И;
• 5 - Счетчик импульсов;
• 6 - Регистровая память;
• 7 - Ключ.
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
В ходе разработки данного проекта
были проведены расчеты на структурном уровне, выбор элементов электрической схемы, анализ метрологических характеристик, электрическое моделирование
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Характеристики
устройства
Диапазон емкости 100пФ - 1000пФ
Диапазон емкости измеряемого конденсатора 100-1000 пФ обеспечен выбором значения сопротивления цепи по формуле
τ = R*Cx,
Подставляя максимальное значение времени преобразования, получаем R = 109 Ом
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Характеристики
устройства
Время измерения и Автоматический режим работы
Время преобразования, равное 1 с, и автоматический режим работы обеспечиваются одновибратором блока управления и кварцевым генератором .
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Характеристики
устройства
Хранение и считывание результатов преобразования внешней ЭВМ
Для сохранения результата преобразования в схему включено запоминающее устройство.
Функциональный преобразователь "емкость-код"
Курсовое проектирование по дисциплине «Электротехника и электроника»
Характеристики
устройства
Погрешность преобразования не более 3%
Суммарная погрешность преобразователя определяется следующими факторами
максимальное значение погрешности дискретностиСпасибоδ = за0.5 %;внимание
неточность срабатывания компаратора 0.03 %;
нестабильность частоты генератора не более
0.001 %;нестабильность частоты одновибратора 0,1%
Суммарная погрешность составляет 0.631 %, что удовлетворяет техническим требованиям.
Функциональный преобразователь "емкость-код"