Содержание

Введение 4

Специальная часть 6

1. Проработка общих требований к измерителю температуры 6

1.1. Анализ технического задания 6

1.2. Проработка конструкции датчика температуры и выбор типа термопары 8

1.3. Выбор децимального номера изделия по классификатору ЕСКД 10

2. Проработка структурной схемы 11

3. Разработка принципиальной схемы и выбор интерфейсов 14

3.1. Общие принципы разработки принципиальной схемы 14

3.2. Выбор элементной базы 14

3.3. Выбор интерфейсов 20

3.4. Разработка принципиальной электрической схемы 27

4. Разработка схемы подключения 32

5. Выработка рекомендаций по конструированию 32

6. Моделирование функционирования аналоговой части измерителя температуры 34

7. Разработка алгоритма функционирования микроконтроллера AT89C52 39

Конструкторско-технологическая часть 43

1. Проработка конструкторских мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости 43

2. Проработка конструкции цифрового измерителя температуры 44

3. Обоснование конструкции печатного узла 45

4. Расчет параметров печатной платы 47

5. Проектирование печатной платы 49

6. Разработка мероприятий по защите компонентов и узлов от воздействия статического электричества на этапе сборки и настройки аппаратуры 50

7. Выбор и обоснование технологического процесса пайки при сборке печатного узла 55

Безопасность жизнедеятельности 59

1. Особенности перехода на бессвинцовую пайку 59

1.1. Бессвинцовая пайка как новый технологический шаг 59

1.2. Меры безопасности при проведении пайки 61

2. Основы электробезопасности при работе с электронными устройствами 62

2.1. Электрическое напряжение как источник опасности 62

2.2. Методы и средства обеспечения электробезопасности 66

Экономическая часть 70

1. Расчет себестоимости устройства 70

Общие выводы по проекту 73

Литература и другие источники 74

Перечень приложений 75

Введение

В настоящее время существенным содержанием не только научного, но и инженерного дела является исследование физических процессов, протекающих в радиоэлектронной аппаратуре и в других объектах. Одним из основных классов являются тепловые процессы, исследование которых является важным по многим причинам.

Основной из них является тесная взаимосвязь тепловых и электрических процессов, которая приводит к дрейфу характеристик элементов и изменению их функциональности вместе с изделием, в которое они установлены. Для учета этих процессов используются различные системы моделирования. Собственно сфера исследования использования термических процессов выходит, конечно же, далеко за эти рамки, приводя к существенному разбросу значений температур и других характеристик. К важным практическим приложениям термических процессов следует отнести технологию обработки материалов и другие научно-технологические аспекты, включая контроль систем и установок. Не менее важным является мониторинг отдельных электронных компонентов, подверженных особо сильным тепловым нагрузкам.

Одним из центральных вопросов в области исследования тепловых процессов является измерение температуры. Ввиду широкого разброса задач, в которых оно может потребоваться, возникает острая необходимость в разработке универсальных средств измерения температуры, которые должны обладать широким диапазоном измерений. К настоящему времени разработано большое количество методов и основанных на них устройств, позволяющих измерять температуру. Все методы могут быть подразделены на контактные (классический термометр, термопара и т.п.) и бесконтактные (тепловизорный метод, краски, изменяющие цвет и т.д.).

В разрабатываемом устройстве предполагается использование термопары в качестве составляющей датчика температуры. Поскольку диапазон измеряемых температур по ТЗ составляет до 800⁰С, то это приводит к невозможности использования ряда других типов съема информации о температуре. Принимая во внимание назначение измерителя температуры, он должен иметь выносной датчик, конструктивно обеспечивающий электробезопасность и другие требуемые эксплуатационные параметры.

Вместе с тем, какие бы методы ни использовались, измеритель температуры как лабораторно-производственный прибор должен отвечать требованиям экономической целесообразности, эргономики и т.д. Разрабатываемый прибор должен быть цифровым, что соответствует современному уровню развития электроники.

Из изложенного вытекает актуальность разработки проекта измерителя температур, позволяющего работать в широких пределах их значений. Дипломное проектирование посвящено проработке схемотехнических и конструкторских решений для цифрового измерителя температуры до 800 ⁰С.

Важно отметить, что данное устройство разрабатывается не на основе какого-либо прототипа, а с использованием оригинальных схемотехнических и конструкторских решений.