Курсовая работа №2349 Система телеизмерения
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Разработать электрическую принципиальную схему системы телеизмерения с учетом следующих исходных данных:
1) количество датчиков ММП – 20 с F = 0..5 Гц;
2) количество датчиков БМП – 10 с F = 0..800 Гц;
3) точность ММП – 5 %;
4) калибровка ОК по синусу;
5) калибровка ЛК по уровню;
6) маркер ВЧ – 5 В;
7) маркер НЧ – 1t/k с защитой.
АННОТАЦИЯ
Система телеизмерения.
Миасс. ЭТФ ЮУрГУ.
Библиография литературы
– 8 наименования, 12 стр.
Внимание!
Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №2349, цена оригинала 500 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.
Оплата. Контакты.
В курсовой работе по заданным параметрам, с учетом точности измерений, подбора элементной базы и других параметров построена схема электрическая принципиальная. Исследованы возможные способы обработки и передачи аналоговой и цифровой информации, принципы построения и управления логических схем.
Содержание
Стр.
Введение 5
1. Анализ работы системы 6
1.1Описание принципа работы системы телеизмерения 6
1.2 Формирование и расчет требуемой системы 7
2. Выбор элементной базы 9
3. Реализация системы ТИ 10
4. Заключение 11
5. Список литературы 12
Приложения:
А Перечень элементов
ВВЕДЕНИЕ
Телеизмерение – это получение информации о значениях измеряемых параметров контролируемых или управляемых объектов методами и средствами телемеханики.
В наше время технологии позволяют измерять огромное разнообразие параметров, которые окружают нас в повседневной жизни. Будь то температура, сила ветра или химический состав вещества. Но их количество затрудняет их обработку и отслеживание. Упростить это, призваны системы телеизмерения. С помощью частотного разделения мы можем измерять и последовательно отправлять информацию с множества датчиков в считанные секунды.
Телеизмерительные системы незаменимы в повседневной жизни. Они по-всюду, например, в автомобильном компьютере – для сбора данных о расходе топлива, скорости, температуры двигателя; в геологии. Можно перечислять их применение до бесконечности.
Целью этого курсового проекта является разработка принципиальной электрической схемы телеизмерительной системы с заданными параметрами, а так же подборка элементов и закрепление теоретических знаний на практике.
1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ
1.1. Описание принципа работы системы телеизмерения.
На рисунке 2.1 мы можем видеть структурную схему ТИС(телеизмерительная система).
Рис. 2.1 Система ТИ.
Здесь к основному коммутатору(ОК) подключены датчики быстроменяю-щихся параметров(Д1…Дm) и кодовый локальный коммутатор(КЛК), к кото-рому в свою очередь подключены датчики медленно меняющихся парамет-ров(Д1…Дn, в нашем случае они передают аналоговую информацию, значит внутри КЛК есть АЦП). Генератор тактовых импульсов(ГТИ) с определенной частотой генерирует импульсы и подает их на формирователь сетки частот(ФСЧ), который обеспечивает синхронизацию и управление всей системой. Работа коммутаторов заключается в последовательном подключении датчиков и передачи информации с них. То есть осуществляют выполнение задания по временному разделению сигнала.
К ОК подключены десять датчиков БМП, маркер ВЧ (два канала ОК) и ка-либровка по синусу(один канал ОК).
ФСЧ – это набор счетчиков/делителей, управляющих коммутаторами и АЦП в КЛК.
К КЛК подключено двадцать аналоговых датчиков с медленно меняющимися параметрами, калибровка по уровню(два канала) и маркер НЧ. Структурная схема КЛК рисунок 2.2.
Рис. 2.2 структурная схема КЛК.
Данные с датчиков поступают на первый мультиплексор, где последовательно отправляются на АЦП для оцифровки и последовательным кодом, через второй мультиплексор отправляются к основному коммутатору.
ГТИ- в нашем случае это будет кварцевый генератор с нужной нам частотой выходного сигнала.
1.2. Формирование и расчет требуемой системы.
1) Расчет частоты опроса каналов ОК:
По формуле = (510) •maxБМП находим (опр.БМП) = 4кГц;
2) Расчет частоты опроса каналов КЛК:
По формуле = (510) • maxММП находим (опр.ММП) = 25Гц;
3) Расчет числа каналов ОК и КЛК:
Для ОК понадобится 14 каналов, округляем до большей степени двойки и получаем 16;
Для КЛК 22 канала, округляем, получаем 32;
4) Расчет разрядности АЦП:
Разрядность АЦП
М = Log 50 = 1,6 = 8бит;
Таким образом, получаем 14 каналов ОК по 4кГц каждый дают нам 56000 измерений, а 22 канала КЛК по 25 Гц и с учетом разрядности АЦП дают нам 4400 измерений, отсюда
56000 : 4400= 13 (значит КЛК выходит на 1 и 15-ый канал ОК)
Значит, ОК с учетом каналов для КЛК должен быть 16 разрядным.
Частота опроса ОК:
16 ∙ 4000 Гц = 64 кГц;
Под КЛК отводим 2 канала, значит частота опроса второго (или выходного) мультиплексора:
2 ∙ 4000 Гц = 8 кГц;
АЦП имеет разрядность 8, значит частота опроса первого (или входного) мультиплексора и АЦП:
8000 Гц : 8 = 1 кГц;
Входной мультиплексор имеет разрядность 32, соответственно частота опроса одного канала:
1000 Гц : 32 = 31 Гц;
Согласно формуле = (510) • maxММП диапазон частот должен соста-вить 25-50 Гц, следовательно частота опроса одного канала попадает в заданный диапазон частот.
Получилось, что наибольшая частота в данной схеме 64кГц, значит, генератор выбираем именно с этой частотой.
Маркер НЧ с защитой реализуем дополнительным 8-ми разрядным мультиплексором, подключенным на один из каналов входного мультиплексора и работающего на частоте 30 Гц. Пусть маркировка осуществляется передачей кода 10001111, значит на 2,3, и 4 каналы мультиплексора подаем лог. «0», а на остальные лог. «1».
Калибровка по синусу ОК реализуется подачей сигнала частотой 32 кГц на RC фильтр, параметры которого R=30 Ом и C=160 нФ.
1/RC=200000; значит f=200000/2×3.14=31,8 кГц.
2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
Нам понадобится по одному коммутатору на 16 и 32 канала, и 2 на 8 каналов
Мультиплексоры:
8-ми канальный ADG508F, Uпит. = +15В;-15; GND = 0В, EN- «1» – работает на выход, «0»- не работает.
16-ти канальный ADG506A, Uпит. = +15В;-15; GND = 0В, EN- «1» – работает на выход, «0»- не работает.
32-ух канальный ADG732, Uпит. = +5В;-5; GND = 0В, EN- «1» – работает на выход, «0»- не работает.
АЦП берем ADC0820-8ми разрядный, Uпит – 5В, GND = 0В.
Для ФСЧ возьмем:
Два 4-ех разрядных двоичных счетчика К564ИE10 Uпит. = +5В;-5; GND = 0В
Один 5-ти разрядный К564ИE2 Uпит. = +5В;-5; GND = 0В
Логические элементы:
Кварцевый генератор – ГК240 (dil-8) Uпит = 3.3 5В; Логическая «1» = 90%Uпит., GND = 0В.
3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТИ.
Генератор ГК240 генерирует тактовые импульсы с частотой 64кГц(т.к. это максимальная частота нужная нам для работы схемы).
Сигнал с генератора подаем на 4-ех разрядный счетчик К564ИE10, который управляет ОК и соответственно выходы К564ИE10 подаются на управляющие сигналы ОК: А0, А1, А2, А3.
Сигнал с третьего выхода 4-ех разрядного счетчика подается на счетчик, управляющий выходным мультиплексором, таким образом, задавая входную частоту 8 кГц.
Так как выходной мультиплексор ADG508F имеет 8 каналов, значит для его управления со счетчика снимаются 3 сигнала и подаются на управляющие входы А0, А1, А2.
Сигнал с третьего выхода подается на вход счетчика К564ИE2, управляющего входным мультиплексором ADG732, таким образом, задавая входную частоту 1 кГц.
Так как входной мультиплексор имеет 32 канала, значит для его управления берем 5-ти разрядный счетчик и 5 сигналов подаем на управляющие входы А0, А1, А2, А3, А4.
Обнуление счетчика, управляющего выходным мультиплексором, осуществляется замыканием оставшегося выходного сигнала на сигнал обнуления, поэтому при повышении разрядности в счетчике, он обнуляется.
Сигнал с пятого выхода К564ИE2 подается на вход еще одного счетчика , управляющего мультиплексором реализующим маркировку НЧ с защитой, таким образом, задавая входную частоту счетчика 30 Гц.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе выполнения курсовой работы усвоены практические знания по изучаемой дисциплине. Получены навыки в работе с технической и справочной литературой.
Освоено построение схемы электрической принципиальной для телеизме-рительной системы, с учетом заданных в курсовом проекте параметров.
Полученная в ходе работы схема полностью удовлетворяет заданным параметрам «опроса», преобразования и передачи информации.
5. Список литературы.
1. Справочник под редакцией Б.Н. Файзулаева и Б.В. Тарабрина «Применение интегральных микросхем в электронной ВТ.» Москва.Радио и связь. 1987г.
2. Справочник под редакцией Б.В.Тарабрина «Интегральные микросхемы». 1984г.
3. Е.А.Зельдин «Цифровые информационные микросхемы в измерительной аппаратуре». Ленинград.Энергоатомиздат.
4. В.Г. Губников «Интегрирование электронно-измерительных уст-ройств». Москва. Радиоэлектроника. 1983Г.
5. А.Л.Ланцов, А.Н.Зворыкин «Цифровые устройства на комплементарных МДП-интегральных микросхемах». Москва. Радио и связь.
6. Л.А.Мальцева, Э.М.Фромберг «Основы цифровой техники».
7. А.Т.Алексеенко, Е.А.Коломберг «Применение прицезионных аналоговых интегральных схем».
8. Н.В.Гальперин «Практическая схемотехника в промышленной автоматике».