📄Работа №206973
Тема: Разработка принципиальной электрической схемы датчика температуры
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Электроэнергетика
Объем:
70 листов
Год:
2020
Просмотров:
35
4830
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ
ЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 9
1.1 Интеллектуальные средства измерения 9
1.2 Способы реализации функции самодиагностики 13
1.3 Описание патента 15
Выводы по главе 1 19
2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 20
2.1 Структурная схема датчика температуры 20
2.2 Выбор микросхем 23
2.2.1 Микроконтроллер 23
2.2.2 Аналого-цифровой преобразователь 26
2.2.3 Приемопередатчик интерфейса RS-485 28
2.2.4 Операционный усилитель 30
2.2.5 Аналоговый коммутатор 32
2.2.6 Стабилизаторы 34
Выводы по главе 2 35
3 ТЕХЧНИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 36
3.1 Фильтр нижних частот 36
3.2 Источник тока 39
3.3 Схема питания 42
3.4 Описание принципиальной электрической схемы 44
3.5 Моделирование схемы 47
Выводы по главе 3 53
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 54
3.1 Проверка работы ШИМ и ФНЧ 54
3.2 Калибровка источника тока 58
3.3 Определение характеристик компонентов датчика 62
Выводы по главе 4 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ
ЭЛЕКТРОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 9
1.1 Интеллектуальные средства измерения 9
1.2 Способы реализации функции самодиагностики 13
1.3 Описание патента 15
Выводы по главе 1 19
2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 20
2.1 Структурная схема датчика температуры 20
2.2 Выбор микросхем 23
2.2.1 Микроконтроллер 23
2.2.2 Аналого-цифровой преобразователь 26
2.2.3 Приемопередатчик интерфейса RS-485 28
2.2.4 Операционный усилитель 30
2.2.5 Аналоговый коммутатор 32
2.2.6 Стабилизаторы 34
Выводы по главе 2 35
3 ТЕХЧНИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 36
3.1 Фильтр нижних частот 36
3.2 Источник тока 39
3.3 Схема питания 42
3.4 Описание принципиальной электрической схемы 44
3.5 Моделирование схемы 47
Выводы по главе 3 53
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 54
3.1 Проверка работы ШИМ и ФНЧ 54
3.2 Калибровка источника тока 58
3.3 Определение характеристик компонентов датчика 62
Выводы по главе 4 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
📖 Введение
С самого момента возникновения науки люди стали задумываться о проведении измерений. Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины [1]. В течение всего периода развития науки и техники растёт необходимость в проведении более точных измерений. Для этого инженеры разрабатывают новые методы и средства измерения.
В наши дни предприятия стремятся автоматизировать процессы своих производств. Для этого устанавливается большое количество датчиков. Они позволяют получить обратную связь в ответ на управляющие сигналы и скорректировать их в случае необходимости. Производятся измерения множества различных физических величин. Таковыми являются измерения массового и объемного расхода, уровня жидкости, времени, давления и т.д. Большинство устанавливаемых датчиков являются температурными.
Большой вклад в развитие методов и технических средств для измерений температуры внесли учёные: С. Рубен (изобретение терморезистора), Т.И. Зеебек (открытие термоэлектрического эффекта, на основе которого была разработана термопара), П. Мушенбрук (создание одного из первых пирометров) и т.д.
Измерения температуры в технических системах являются составной частью процессов их разработки, испытаний, производства, эксплуатации и утилизации. Эффективность применения современной техники во многих случаях непосредственно связана с качеством используемой термометрической информации. Запуск космических аппаратов, обеспечение надежности мощных энергетических установок, поддержание обитаемости автономных объектов, функционирование охранных систем, выполнение контрольно -учетных операций — все это далеко не полный перечень использования результатов измерений температуры. При этом не существует такого свойства, такой величины, которые прямо или косвенно, в большей или меньшей степени не зависели бы от температуры [2].
Современные промышленные температурные датчики используют принцип преобразования измеряемой температуры в электрические сигналы. Обоснованность данного преобразования заключается в том, что электрический сигнал можно передать с высокой точностью и скоростью, и ввести его для обработки в компьютер.
Направление разработки новых датчиков температуры является актуальным в связи с несколькими причинами:
1. Большое количество температурных датчиков, подлежащих поверке, вызывают огромные траты денег на их проведение.
2. В условиях опасного производства, например, на атомной электростанции, повреждение и неправильная работа датчика температуры может повлечь за собой катастрофические последствия, поэтому необходимо расширять возможности датчиков и повышать их надежность.
3. Возникают ситуации, когда установленный датчик трудно изъять для проведения поверки, в таком случае удобно устанавливать в такие места датчики с функцией самоконтроля.
Цель магистерской диссертации - разработка электрической схемы электронного преобразователя датчика температуры с функцией метрологического контроля.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Ознакомиться с современными подходами к построению электронных преобразователей (ЭП) датчиков температуры.
2. Выявить требования, предъявляемые к элементам ЭП датчика температуры с метрологическим самоконтролем, и выбрать современные элементы для разработки электрической схемы.
3. Разработать принципиальную электрическую схему ЭП датчика
температуры, рассчитать параметры элементов.
4. Проверить работу 4 опытных образцов, провести испытания.
5. Скорректировать схему электронного преобразователя по результатам испытаний
Научная новизна:
В ходе проведенного исследования выявлено, что в настоящее время отсутствует серийное производство датчиков температуры с функцией метрологического самоконтроля. Предложен способ реализации принципиальной электрической схемы электронного преобразователя для данного датчика.
Эффективной проведенную работу можно назвать исходя из следующих факторов:
1. Повышенная надежность датчиков
2. Уменьшение траты на поверки
3. Реализация на недорогой элементной базе.
В наши дни предприятия стремятся автоматизировать процессы своих производств. Для этого устанавливается большое количество датчиков. Они позволяют получить обратную связь в ответ на управляющие сигналы и скорректировать их в случае необходимости. Производятся измерения множества различных физических величин. Таковыми являются измерения массового и объемного расхода, уровня жидкости, времени, давления и т.д. Большинство устанавливаемых датчиков являются температурными.
Большой вклад в развитие методов и технических средств для измерений температуры внесли учёные: С. Рубен (изобретение терморезистора), Т.И. Зеебек (открытие термоэлектрического эффекта, на основе которого была разработана термопара), П. Мушенбрук (создание одного из первых пирометров) и т.д.
Измерения температуры в технических системах являются составной частью процессов их разработки, испытаний, производства, эксплуатации и утилизации. Эффективность применения современной техники во многих случаях непосредственно связана с качеством используемой термометрической информации. Запуск космических аппаратов, обеспечение надежности мощных энергетических установок, поддержание обитаемости автономных объектов, функционирование охранных систем, выполнение контрольно -учетных операций — все это далеко не полный перечень использования результатов измерений температуры. При этом не существует такого свойства, такой величины, которые прямо или косвенно, в большей или меньшей степени не зависели бы от температуры [2].
Современные промышленные температурные датчики используют принцип преобразования измеряемой температуры в электрические сигналы. Обоснованность данного преобразования заключается в том, что электрический сигнал можно передать с высокой точностью и скоростью, и ввести его для обработки в компьютер.
Направление разработки новых датчиков температуры является актуальным в связи с несколькими причинами:
1. Большое количество температурных датчиков, подлежащих поверке, вызывают огромные траты денег на их проведение.
2. В условиях опасного производства, например, на атомной электростанции, повреждение и неправильная работа датчика температуры может повлечь за собой катастрофические последствия, поэтому необходимо расширять возможности датчиков и повышать их надежность.
3. Возникают ситуации, когда установленный датчик трудно изъять для проведения поверки, в таком случае удобно устанавливать в такие места датчики с функцией самоконтроля.
Цель магистерской диссертации - разработка электрической схемы электронного преобразователя датчика температуры с функцией метрологического контроля.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Ознакомиться с современными подходами к построению электронных преобразователей (ЭП) датчиков температуры.
2. Выявить требования, предъявляемые к элементам ЭП датчика температуры с метрологическим самоконтролем, и выбрать современные элементы для разработки электрической схемы.
3. Разработать принципиальную электрическую схему ЭП датчика
температуры, рассчитать параметры элементов.
4. Проверить работу 4 опытных образцов, провести испытания.
5. Скорректировать схему электронного преобразователя по результатам испытаний
Научная новизна:
В ходе проведенного исследования выявлено, что в настоящее время отсутствует серийное производство датчиков температуры с функцией метрологического самоконтроля. Предложен способ реализации принципиальной электрической схемы электронного преобразователя для данного датчика.
Эффективной проведенную работу можно назвать исходя из следующих факторов:
1. Повышенная надежность датчиков
2. Уменьшение траты на поверки
3. Реализация на недорогой элементной базе.
✅ Заключение
По результатам выпускной квалификационной работы были выполнены следующие задачи:
1. Проведен анализ современных подходов построения электронных преобразователей (ЭП) датчиков температуры. Изучены способы реализации функции самоконтроля.
2. Выявлены требования, предъявляемые к элементам ЭП датчика температуры с метрологическим самоконтролем. Выбраны современные элементы для разработки электрической схемы.
3. Разработана принципиальная электрическая схема электронного преобразователя датчика температуры, рассчитаны параметры элементов, составлен их перечень.
4. Проведена проверка работы 4 опытных образцов. Для каждого образца проведены испытания его источника тока и выполнена калибровка.
5. По результатам испытаний корректировка схемы не потребовалась.
В дальнейшем датчик температуры подлежит проведению более длительных испытаний. В будущем стоят вопросы о продолжении анализа и усовершенствовании разработки.
1. Проведен анализ современных подходов построения электронных преобразователей (ЭП) датчиков температуры. Изучены способы реализации функции самоконтроля.
2. Выявлены требования, предъявляемые к элементам ЭП датчика температуры с метрологическим самоконтролем. Выбраны современные элементы для разработки электрической схемы.
3. Разработана принципиальная электрическая схема электронного преобразователя датчика температуры, рассчитаны параметры элементов, составлен их перечень.
4. Проведена проверка работы 4 опытных образцов. Для каждого образца проведены испытания его источника тока и выполнена калибровка.
5. По результатам испытаний корректировка схемы не потребовалась.
В дальнейшем датчик температуры подлежит проведению более длительных испытаний. В будущем стоят вопросы о продолжении анализа и усовершенствовании разработки.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.