Електронен амперметър

Ръководител:………………………

СЪДЪЖАНИЕ:

1. 
   Задание.
   
2. 
   Обяснителна записка:
   
   1. 
      Литературно проучване и избор на микропроцесор.
      
   2. 
      Синтез на блоковата схема.
      
   3. 
      Синтез на принципната схема.
      
   4. 
      Блок-алгоритъм на програмата.
      
3. 
   Графична част:
   
   1. 
      Графичен оригинал на печатна платка.
      
   2. 
      Спецификация.
      

ОБЯСНИТЕЛНА ЗАПИСКА

Електронните измервателни уреди са средства за измерване, които използват електронни преобразуватели и изработват информационен сигнал във внд на показание, достъпно за непосредствено възприемане от наблюдател, като непрекъсната функцияна измерваната величина.

Използването на микропроцесор в електронните цифрови уреди дава възможност за програмна обработка на информацията. Функционалните им възможности се определят от програмите записани в паметта на процесора. Дават възможност за автоматично избиране на подходящ обхват, запомнят резултатите от преките измервания, извършват необходимите изчисления и определена стоиност на измерваната величина се визуализира чрез индикаторно устройство.

В проекта се използва микроконтролер МС68НС11А8, който има вградени:

• 
  8к байта ROM, 512 EEPROM;
  
• 
  256 RAM памет;
  
• 
  SPI/SCI вграден интерфейс;
  
• 
  8 битово, 8 канално АЦП;
  
• 
  таймерна система;
  
• 
  3 input-capture линии, 5 output-compare линии;
  
• 
  максимална честота на външен кварцов осцилатор – 8 MHz;
  

Работата на проектираното устройство може да се обясни и чрез следната блокова схема:

Входният преобразувател е мястото, където неизвестнота величина се преобразува до информация подходяща за обработка от следващия блок – микропроцесора. Тук информацията се обработва и предава към блока за индикация. От блока записан като кварцов осцилатор се подават тактови импулси към процесора. И последния посочен блок е сериен асинхронен интерфейс RS232, който служи за връзка с РС.

Входната верига представлява преобразувател на измервания ток в напрежение (R_вх), схема за защита включваща два диода и съпротивление и програмируем усилвател на напрежение. Обхватите се избират посредством бутоните, като изходното напрежение (входното за АЦП) за всеки обхват варира 0 – 5 V. Тъй като. С натискане на бутон за избор на обхват включваме и съответния светодиод, който дава визуална информация за избрания обхват. Операционият усилвател трябва да бъде прецизен – с малко U_offset, I_B и др. Избирам LF156A.

Изчисленията за елементите на аналоговата част на схемата се прави по следната последователност:

Изчисляване на резисторите R₇, R₉, R₁₁ и R₁₃:

Използвани ознчения:

U_i – напрежение на входа на ОУ;

U_о – напрежение на изхода на ОУ;

I_x – токът, който ще измерваме;

A_U – коефицент на усилване;

Започвам от най-голямия обхват:

Обхват: 2А

U_i=R₁.I_x=1.2=2V A_U=U_o/U_i=5/2=2,5V

А_U=1+=2,5  =1,5

Ако R₃=20k, тогава за R₁₃=13,3k

Обхват: 0,2А

U_i=R₁.I_x=1.0,2=0,2V A_U=U_o/U_i=5/0,2=25V

А_U=1+=25  =24

R₁₁=800

Обхват: 0,02А

U_i=R₁.I_x=1.0,02=0,02V A_U=U_o/U_i=5/0,02=250V

А_U=1+=250  =249

R₁₃=82

Обхват: 0,002А

U_i=R₁.I_x=1.0,002=0,002V A_U=U_o/U_i=5/0,002=2500V

А_U=1+=2500  =2499

R₁₃=8
Изчисляване на точността на АЦП, вградено в микропроцесора:
U_o=5V; N_max – 256 дискрета; U_o=U_LSB.N_max

U_LSB==20mV

АЦП има точност .100%=0,4%.

За светодиодите VD1VD4 и резисторите R₆, R₈, R₁₀ и R₁₂ се правят изчисленията:

U_F – пад на напрежение на светодиода;

I_F – ток на консумация;

V_dd=U_F+I_F.R₆  ще получим R₆=R₈=R₁₀=R₁₂

5=1,5+10.10^-3.R₆  R₆=350

Избира се стандартна стойност 360.

Микропроцесорът МС68НС11А8 и е с 48 извода. Между EXTAL и XTAL се свързва кварцът, чиято честота е 8 MHz и тя се дели вътрешно на 4  2МHz е тактовата честота. Осцилатора е вграден в микропроцесора, а външно към него се включват кварцът, резисторът R₁₇, С₂ и С₃. и не се използват и затова са свързани към 5V през резистор, а MODE към маса. Изводите PA0PA7 се оставят свободни. РЕ0 се свързва към изхода на ОУ, за да може полученото напрежение да се обработва от АЦП. РЕ1РЕ3 се оставят свободни. На VRH трябва да се подаде стабилно опорно напрежение – 5V, а VRL и VSS се връзват към маса. STRA също се оставя свободен, а към се включват R₅, C₁ и бутон К₁, който ако е натиснат, кондензаторът ще бъде разреден. RxD и TxD са свързани към МАХ 232. PD2PD5 не са необходими и затова са оставени свободни, както и STRB и Е. Портовете РВ0РВ7 и РС0РС7 са свързани към буферите U₆ и U₅.

Зададеният интерфейс е вграден в избрания микроконтролер, като задаването на стандартните за MAX232 нива се осъществяват с външно включена схема по подходящия начин. MAX232 представлява двуканален линеен driver/resiver за всички EIA/TIA -232E и V.28/V.24 комуникационни интерфейси и навсякъде където не са достъпни ± 12V , осигуряващ скорост на обмен до 120 kbps и съдържа генератор на правоъгълни импулси, два умножителя на напрежение и четири преобразувателя на ниво. Този елемент има едно захранващо напрежение +5V. За преобразуването на напрежението в необходимите ±10V, се включват допълнителни външни кондензатори (0.1F – 1F). Преобразувателите на ниво, включени в MAX232 са два вида: с TTL входни напрежения и RS232 изходни; RS232 входни напрежения и TTL изходни. RS232 входовете са предназначени за работа с ±10V, което отговаря на стандарта RS232C. Схемата е включена по показаният начин, като кондензаторите са избрани по 0,1 uF. Тъй като не използваме и двата канала от схемата връзваме R2OUT и T2IN накъсо. Предимството на тази връзка е, че е възможно да се отчете дали е включено захранването на схемата.

Използвана е светодиодна динамична индикация, като се използват LED индикатори VQA34, свързани по схема общ катод. Тъй като портовете на използвания микропроцесор не могат да захранват с необходимия ток сегментите на индикатора, се налага включването на буферни схеми, които имат нужната товароспособност – 74LS244. Максималният ток, който тече във веригата индикация е 80 mA, ето защо транзисторите , с помощта на които избираме кои разред да свети са 2Т3108 и коефицент на усилване по ток е около 20. Ррезисторите R₁₈-R₂₅ са токоограничителни.
Блок-алгоритъм на програмата:

Каталог: files -> files
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Дебелината на армираната изравнителна циментова замазка /позиция 3/ е 4 см
files -> „Европейско законодателство и практики в помощ на добри управленски решения, която се състоя на 24 септември 2009 г в София
files -> В сила oт 16. 03. 2011 Разяснение на нап здравни Вноски при Неплатен Отпуск ззо
files -> В сила oт 23. 05. 2008 Указание нои прилагане на ксо и нпос ксо
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България
files -> Георги Димитров – Kreston BulMar
files -> В сила oт 13. 05. 2005 Писмо мтсп обезщетение Неизползван Отпуск кт

Изтегляне 61 Kb.

Сподели с приятели: