Список рекомендуемых источников 3 страница

Наличие напряжения смещения ОУ приводит к появлению аддитивной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.4)

где U_СМ – напряжение смещения ОУ.

Наличие входных токов ОУ приводит к появлению аддитивной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.5)

Конечное значение коэффициента усиления ОУ приводит к появлению мультипликативной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.6)

где βK_оу – петлевое усиление.

Изменение значения коэффициента усиления приводит к появлению мультипликативной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.7)

где – относительная погрешность коэффициента усиления ОУ.

Суммарная мультипликативная погрешность будет равна

(8.8)

Приведенная аддитивная погрешность будет равна

(8.9)

Погрешности преобразователя ток-напряжение.

Неточность сопротивлений резисторов, входящих в схему преобразователя ток-напряжение вызывает как мультипликативные, так и аддитивные погрешности. Для расчета примем допустимое отклонение прецизионных резисторов равное .

Мультипликативная погрешность будет равна

(8.11)

где – погрешность, обусловленная отличием сопротивления резистора R_k от номинального значения.

Аддитивная погрешность будет равна

(8.12)

где u_сф – синфазное напряжение;

U_ДН – номинальный дифференциальный входной сигнал.

Наличие ослабления синфазного сигнала применяемого усилителя приведет к появлению аддитивной погрешности, приведенное значение которой равно

(8.13)

где M_сф – коэффициент ослабления синфазного сигнала.

Наличие напряжения смещения ОУ приводит к появлению аддитивной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.14)

где U_СМ – напряжение смещения ОУ;

Наличие входных токов ОУ приводит к появлению аддитивной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.15)

Конечное значение коэффициента усиления ОУ приводит к появлению мультипликативной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.16)

где βK_оу – петлевое усиление.

Изменение значения коэффициента усиления приводит к появлению мультипликативной погрешности, приведенное значение которой определяется

(8.17)

где – относительная погрешность коэффициента усиления ОУ.

Суммарная мультипликативная погрешность будет равна

(8.18)

Приведенная аддитивная погрешность будет равна

(8.19)

Погрешность измерения микроциркуляции будет определяться погрешностью преобразователя тока в напряжение. Предельные значения погрешностей не превышают значения определённые в техническом задании.

4.7 Раздел Разработка схемы электрической принципиальной

4.7.1 Содержание раздела

Схема электрическая принципиальная представляется на листе графической части (типовой формат А2). Пример схемы представлен в приложении Г. В пояснительной записке приводится описание ее принципа действия. Рекомендуемый объем раздела 4 – 5 страниц.

Схема электрическая принципиальная может (по согласованию с ведущим курсовую работу преподавателем) раскрывать устройство не всех блоков схемы структурной. Однако обязательно представление блоков индивидуального задания.

Дополнительно (с целью улучшения практических навыков и повышения положительных результатов), по желанию студента, в данном разделе может быть произведен расчет блоков, не являющихся предметом разработки индивидуального задания, а также проведен обоснованный выбор элементов принципиальной схемы. Дополнительно допускается построение графических характеристик, поясняющих работу отдельных блоков разработанного устройства.

4.7.2 Пример выполнения обязательной части раздела

Схема электрическая принципиальная представлена в

приложении Б.

После подачи зондирующего лазерного излучения, фотоприемники начинают фиксировать отраженный сигнал от ткани организма. В качестве фотоприемников используют фотодиоды VD 1 и VD 2, которые преобразуют световой поток в силу тока. Фотодиоды подключены к внешним источникам электрической энергии. Под действием напряжения источников в цепи фотодиодов, включенных в непроводящем направлении, при отсутствии освещения протекает небольшой темновой ток. При освещении фотодиодов ток во внешней цепи возрастает и определяется в этом случае напряжением внешнего источника и световым потоком.

Ток с фотодиодов поступает на преобразователи ток-напряжение реализованные схемой ПТН с нулевым сопротивлением. Схемы представляют собой трехполюсники, два входа, которых включены в исследуемую цепь, а третий является выходом. Схемы состоят из трех операционных усилителей: DA 1, DA 2, DA 6 и DA 8, DA 10, DA 13. Напряжение на выходе ПТН будет определяться выражением 5.15. Резисторы R 1, R 18 и R 22, R 27 будут определять сопротивление ОУ DA 1, DA 6 и DA 8, DA 13. Сопротивление ОУ DA 2 и DA 10, как измерительных усилителей на одном операционном усилителе будет зависеть от номинальных значений резисторов R 14, R 15 и R 34, R 35 и собственных коэффициентов усиления операционных усилителей. Благодаря отрицательной связи через резисторы R 4, R 18 и R 23, R 37 разность потенциалов между входами первых отрицательных усилителей DA 1, DA 8 и вторых DA 6, DA 14 равна нулю. При этом напряжение на выходах ПТН будет пропорционально преобразуемому току. Резисторы R 6 и R 27 выполняют функцию предохранителей, ограничителей токов, для того чтобы входные токи не сожгли входы ОУ.

Напряжения с ПТН поступают на полосно-заграждающие фильтры с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления. Фильтры реализованы на ОУ DA 3, DA 4 и DA 11, DA 12. Резисторы R 2, R 3, R 7, R 9, R 11, R 24, R 25, R 30, R 32 и конденсаторы C 1, C 2, C 3, C 4 применяются для вычисления передаточной функции фильтров. Резисторы R 2, R 3 и R 24, R 25 определяют инвертирующие коэффициенты усиления.

Напряжение с резонансных режекторных фильтров поступают на дифференциальный усилитель, который усиливает разность напряжение на своих входах. В качестве схемы дифференциального измерительного усилителя используется стандартная схема двухкаскадного усилителя на базе ОУ. Первый каскад состоит из усилителей DA 5 и DA 9. Кратность усиления дифференциального сигнала этим каскадом определяется резисторами R 12, R 17, R 20. Дифференциальный сигнал увеличивается на выходах DA 5 и DA 9, без увеличения синфазного сигнала. Второй каскад, выполненный на ОУ DA 7, в дифференциальном включении усиливает дифференциальный сигнал, кратность усиления которого будет зависеть от номинальных значений резисторов R 13, R 16. Резистор R 21 выполняет функцию предохранителя, ограничителя токов, для того чтобы входные токи не сожгли входы ОУ.

Напряжение с дифференциального усилителя поступает на АЦП, интегральная микросхема DA 14 представляет собой АЦП СА3318, необходимый для преобразования аналогового сигнала в цифровой.

Интегральная микросхема DD 1 представляет собой микроконтроллер AT89S8253, необходимый для дальнейшей обработки сигнала и отображения результата. В качестве индикаторов в схеме используются четыре 7-ми сегментных дисплея красных с общим анодом MAN72A.

4.7.3 Пример выполнения дополнительной части раздела

Расчет параметров и выбор элементов резонансного режекторного фильтра

Передаточная функция полосно-заграждающего фильтра с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления:

(7.6)

где K – инвертирующий коэффициент усиления;

s – нормированная комплексная переменная,

C – коэффициент, определяющий параметры фильтра, С =1;

Q – добротность, Q ≤25.

– центральная частота,

(7.7)

АЧХ полосно-заграждающего фильтра с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления на рисунке 7.1.

ФЧХ полосно-заграждающего фильтра с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления на рисунке 7.2.

Рисунок 7.1 – АЧХ полосно-заграждающего фильтра

Рисунок 7.2 – ФЧХ полосно-заграждающего фильтра

Инвертирующий коэффициент усиления фильтра 1:

(7.8)

K =1000.

Выберем резистор R 2 номиналом 100 Ом (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

кОм (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

R 10 = 2 R 2,(7.9)

R 10=200 Ом (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

(7.10)

Выберем конденсаторы C 1, C 2 номиналом 0,1 мкФ типа К70-7, допустимое отклонение 1%.

R 9=20 MOм (ряд E48) типа С2-23, допустимое отклонение 1%.

(7.11)

R 11=32 кОм (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

R 7 = 4 R 9,(7.12)

R 7=80,6 МОм (ряд E48) типа С2-23, допустимое отклонение 1%.

Инвертирующий коэффициент усиления фильтра 2:

(7.13)

K =2000.

Выберем резистор R24 номиналом 100 Ом (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

кОм (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

R 31 = 2 R 24,(7.14)

R 31=200 Ом (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

(7.15)

Выберем конденсаторы C 3, C 4 номиналом 0,1 мкФ типа К70-7, допустимое отклонение 1%.

R 30=20 MOм (ряд E48) типа С2-23, допустимое отклонение 1%.

(7.16)

R 32=32 кОм (ряд E96) типа С2-23, допустимое отклонение 0,5%.

R 28 = 4 R 30,(7.17)

R 28=80,6 МОм (ряд E48) типа С2-23, допустимое отклонение 1%.

Расчёт параметров и выбор других элементов схемы.

Резисторы R 33, R 36, R 37, R 38, R 39, R 40, R 41, R 42, R 43 – резистор номиналом 10 кОм из ряда E96 типа С2-23, допустимое отклонение 0,5 %.

В качестве индикаторов выберем четыре 7-ми сегментных дисплея красных с общим анодом MAN72A. В качестве микроконтроллера выберем микросхему AT89S8253 фирмы Atmel Corporation.

4.8 Раздел Заключение

4.8.1 Содержание раздела

Заключение должно содержать краткую характеристику содержания работы по разделам, а также выводы по работе в целом.

4.8.2 Пример выполнения раздела

В данной курсовой работе представлена реализация структурной схемы устройства измерения микроциркуляции методом ЛДФ. Разработана структурная схема и составлено математическое описание устройства, проведён обзор схемотехнических решений ряда блоков устройства, с целью выбора наиболее подходящих для решения поставленной задачи. В данной курсовой работе разработана схема электрическая принципиальная устройства, обоснован выбор основных элементов схемы. Проведен оценочный расчет точностных характеристик разработанных элементов устройства. В результате данного расчёта было получено предельное значения погрешности разработанной части устройства, которое не превышает значение, требуемое медико-техническими требованиями.

1. Алексеенко А.Г., Применение прицизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. – М.: Радио и связь, 195, – 256 с.

2. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых устройств / Г.И. Волович. – М.: Додэка-XXI, 2005. – 530 с.: ил. – ISBN 5-94120-074-9.

3. Гусев, В.Г. Электроника: учебное пособие для вузов / В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. – M.: Высшая школа, 1982. – 495 с.

4. Пейтон А. Аналоговая электроника на операционных усилителях / А. Пейтон, В. Волш. – М.: Бином, 1994 – 352 с.: ил. – ISBN 5-7503-0013-7.

5. Титце У., Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство. Пер. с нем./ У. Титце, К. Шенк. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

6. Хоровиц П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл. – М.: Мир, 1998. – 704 с.: ил. – ISBN 5-03-003395-5

7. Чернух, А. М. Микроциркуляция / А. М. Чернух, П. Н. Александров, О. В. Алексеев. – М.: Медицина, 1975. – 456 с.

8. ГОСТ 30324.0-95. Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1995. – 143с.

9. ГОСТ 20790-93. Приборы, аппараты и оборудование медицинские. Общие технические условия [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 11с.

10. ГОСТ 12.2.025-76. Система стандартов безопасности труда. Изделия медицинской техники. Электробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1976. – 22с.

11. ГОСТ 23256-86. Изделия медицинской техники. Требования к надежности электро лаборатория методы испытаний [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 30с.

12. ГОСТ Р 15.013-94. Система разработки и постановки продукции на производство. Медицинские изделия [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 15с.

13. ГОСТ Р 50267.0.4-99. Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности. 4. Требования безопасности к программируемым медицинским электронным системам [Текст]. – М.: Изд-во стандартов, 1999. – 15с.

Приложение А

Форма бланка задания на курсовую работу

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Кафедра: «Приборостроение, метрология и сертификация»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине Электроника и микропроцессорная техника

Студент __________________________ шифр _________ группа ________

1 Тема: Устройство измерения микроциркуляции крови методом ЛДФ

2 Срок сдачи студентом законченного проекта «­­­ ___» ______________ 20__ г.

3 Исходные данные для проектирования диапазон измерения 1…100 перфузионных единиц, порог чувствительности 1, точность 10 %.

4 Содержание пояснительной записки: аннотация, содержание, введение, медико-биологическое обоснование, медико-технические требования, разработка схемы структурной, математическое описание устройства, индивидуальное задание, заключение.

5 Перечень графического материала: Обзор блоков для разработки – лист формата А1, схема структурная – лист формата А2, графические зависимости – лист формата А2, схема электрическая принципиальная – лист формата А2.

Руководитель проекта______________ / ___________________________

подпись Ф.И.О.

Задание принял к исполнению «__» __________ 2011 г.

Подпись студента _______________________________

Ф.И.О.

Приложение Б

Форма титульного листа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Кафедра: «Приборостроение, метрология и сертификация»

Допустить к защите

«_____»_______________2011 г.

Руководитель________________

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине:

«Электроника и микропроцессорная техника»

Тема курсовой работы:

Устройство измерения микроциркуляции крови методом ЛДФ

Проект выполнил студент _________________________________________

шифр _________ группа _________ факультет УНИИ ИТ

Специальность (направление) ______________________________________

Курсовая работа защищена с оценкой ______________

Студент __________________/ _____________/

Руководитель __________________/ _____________/

Члены комиссии _______________/ _____________/

_______________ / _____________/

Орел, 2011г

Приложение В

Пример листа графической части «Обзор схемотехнических решений»

Приложение Г

Пример листа графической части «Схема электрическая принципиальная»

Дата добавления: 2015-05-06