Далее находим, какое изменение выходного напряжения даст нам изменение на 0,1 градуса

После преобразования аналогового сигнала в цифровой в АЦП, нам необходимо присвоить каждому двоичному значению температуры двоичное значение вызывающее загорание определенных сегментов на индикаторах. Это возможно с помощью дешифратора.Дешифратор состоит из 3ех запоминающих устройств (по одному на индикатор)

Запоминающее устройство Микросхема КР556РТ5
Организация 512 слов × 8 разрядов
Напряжение питания 5 В ± 5%
Потребляемая мощность 1000 мВт
Тип выхода — Открытый коллектор
Совместимость по входу и выходу — ТТЛ
Исходное состояние — 1
Тип корпуса — Пластмассовый,
прямоугольный, 24 вывода

Достаточное количество входов и выходов и организация.

Выходы дешифратора подсоединены к схеме А, которая работает на логических элементах, описанных выше. Для нормального функционирования схемы А также необходим Т-триггер.

К561ТМ2 – два триггера D типа. Сделаем из одного из этих D-триггеров Т-триггер, для этого необходимо заземлить все входы, кроме С1.

Наш Ж-К индикатор должен показывать минимум 3 цифры и запятую перед единичным разрядом. Этим требованиям удовлетворяет Ж-К индикатор ИЖЦ5-4/8.

Описание принципиальной электрической схемы и её расчёт.

Терморезистор R6 подключим по мостовой схеме для того, чтобы при 35 градусах Цельсия напряжение на выходе датчика температуры было равно нулю. R6 имеет номинальное сопротивление при 20ти градусах равное 2,2 кОма, учитывая его температурный коэффицент сопротивления (ТКС), равный от 0,034-0,045 (возьмём среднее значение 0,0395/2,2кОм/градус) найдём его сопротивление при 35 градусах Цельсия.

ΔR(Δt=15 C)=2,2*(1-exp(-0,0395*15))=0,98352 кОм

R6=3,183 кОм

Для того чтобы в мостовой схеме Uвых=0 необходимо, чтобы соблюдалось условие R6/R5=R3+R4/R2. Чтобы учесть погрешность ТКС резистор R4 будет переменным. Возьмём в качестве R4 переменный резистор СП3—39, также последовательно с ним поставим постоянный резистор R3, сопротивлением 3кОма для того чтобы упростить калибровку мостовой схемы. А резисторы R2 и R5 возьмём из ряда E24 сопротивлением 3 кОма.

R2 - Резистор С2-33-0,125—3к ±5%

R3- Резистор С2-33-0,125—3к ±5%

R4 - Резистор СП3-39-0,5—330 ±10%

R5 - Резистор С2-33-0,125—3к ±5%

Для того чтобы мостовая схема работала необходимо, чтобы входящий ток не зависел от сопротивления схемы, для этого сделаем «источник тока». Подключим резистор R1 последовательно к мостовой схеме, R1>>Rнагрузки. Сопротивление мостовой схемы при 35 градусах будет примерно ~3,25 кОма, пусть R ист будет в 50 раз больше, выбираем номинальное сопротивление 160 кОм из ряда Е24.

R1 - Резистор С2-33-0,125—160к ±10%

Далее необходимо рассчитать перегрев терморезистора, для того чтобы уменьшить погрешность измерения температуры. Нам задана точность 1/10 градуса, это значит, что терморезистор может нагреться не более чем на эту температуру. Перегрев – Θ. Он равен отношению мощности рассеяния к коэффициенту рассеяния.

Θ=Ppac/H

Ррас=Н*Θ=0,1*0,5=0,05 мВт

Найдём допустимый ток. Возьмём максимальное значение сопротивления терморезистора R6, т.к. при нём будет выделяться наибольшая мощность.

ΔR(Δt=25 C)=2,2*(1-exp(-0,0395*25))=1,38 кОм

R6 (45)= 3,58 кОм

Ррас=I^2*R6 => I= 0,12 мА

То есть ток через R6 не должен превышать 0,12 мА. Следовательно, тк R2+R3+R4=R5+R6, Iист<0,24 мА.

При данном R1, Iист= Uпит/Rист=5/160000=0,03 мА. Полученный ток удовлетворяет условию.

ΔRt=Rноминальное*(1-exp(-ТКС*Δt))= 0,726 кОм

Rмоста (t=45)=3,19 кОм

Uпит. моста(t=45)= 2I*Rмоста(t=45)=0,03*3,19=0,0957 В

Найдём токи отдельно в каждой ветви. В ветви с терморезистором:

I4=0,0957/(3000+3580)=14,5 мкА

Аналогично ток через переменный резистор R4:

I2=15,5мкА

В таком случае:

ΔUмоста мах (Δt=10)=I2*R2-I4*R6(t=45)=0,00541 В=5,4 мВ

ΔUmax (Δt=0,1)= 0,0000541 В=54 мкВ

Далее необходимо рассчитать коэффициент усиления усилителя К140УД17. Мы знаем, что его Uпит =+-5 В, Uвх мах=5,4 мВ. Uвых=1,95 В (Следует из расчёта АЦП на странице 13), тогда коэффициент усиления по напряжению Ku будет равен:

Ku=1,95/0,00541=360,4

Rвх реального операционного усилителя должно быть порядка 10^6-10^7 Ом. Пусть Rвх =R7= 1000 кОм по ряду Е24 номинальных сопротивлений, тогда Rос определяется из соотношения:

R7- Резистор С2-33-0,125—1000к ±10%

Ku=Rвх/Roc

Roc=Rвх/Ku=1000/360,4=2,77 кОм

Дата добавления: 2015-05-06