🔍 Поиск работ

Программное обеспечение датчиков температуры с функцией метрологического самоконтроля

Работа №207169

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

информационные системы

Объем работы116
Год сдачи2020
Стоимость4220 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
11
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ СПОСОБОВ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ
ТЕМПЕРАТУРЫ С ФУНКЦИЕЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО САМОКОНТРОЛЯ 9
1.1 Обзор методов метрологического самоконтроля 14
1.1.1 Метрологический прямой самоконтроль 15
1.1.2 Метрологический диагностический самоконтроль 18
1.2 Обзор языков программирования микроконтроллеров 21
1.3 Обзор микроконтроллера Меландр 1886 ВЕ4У 26
1.4 Обзор микроконтроллера Msp430f147 30
2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ ВЫБРАННОГО
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 34
2.1 Описание работы разрабатываемого электронного преобразователя ... 36
2.2 Коррекция температуры окружающей среды 43
2.3 Алгоритм работы микроконтроллера 45
3 РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОГО АЛГОРИТМА РАБОТЫ ДАТЧИКА
ТЕМПЕРАТУРЫ С ФУНКЦИЕЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО САМОКОНТРОЛЯ 55
3.1 Описание среды разработки IAR Embedded Workbench 55
3.2 Описание разработанного кода 58
3.3 Описание протокола Modbus 72
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ПРОГРАММЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 75
4.1 Схема проведения эксперимента 75
4.2 План проведения эксперимента 77
4.3 Проведение эксперимента 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А 101


Средства измерений применяются во всех сферах деятельности человека. Метрологические характеристики любого средства измерений в процессе эксплуатации имеют склонность к ухудшению. Для того, чтобы подтвердить соответствие средства измерения метрологическим требованиям нужно проводить процедуру поверки, по результатам которой можно будет установить метрологическую исправность или неисправность средства измерения в момент проведения поверки. Под метрологической исправностью понимается состояние средства измерения, при котором все его нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям [2]. Предполагается, что средство измерения должно исправно работать на протяжении всего межповерочного интервала. Под межповерочным интервалом понимается промежуток времени или наработка между двумя последовательными поверками (калибровками) средства измерения [2].
В настоящее время большинство предприятий специализирующихся на производстве средств измерений стараются увеличить межповерочный интервал производимых устройств. Существует следующий способ решения данной проблемы: внедрение в средство измерения функции метрологического самоконтроля.
Метрологический самоконтроль датчика - это автоматическая проверка метрологической исправности датчика в процессе его эксплуатации, которая осуществляется с использованием принятого опорного значения, формируемого с помощью встроенного в датчик средства (измерительного преобразователя или меры) или выделенного дополнительного параметра выходного сигнала [3].
Датчик с функцией метрологического самоконтроля можно называть интеллектуальным датчиком. Интеллектуальный датчик - адаптивный датчик с функцией метрологического самоконтроля. Адаптивный датчик - это датчик, параметры и/или алгоритмы работы которого в процессе эксплуатации могут изменяться в зависимости от сигналов, содержащихся в нем преобразователей [3].
Одной из важных задач при создании датчика с функцией метрологического самоконтроля является разработка микропроцессорного программного обеспечения. Программное обеспечение - совокупность информации (данных) и программ, которые обрабатываются компьютерной системой [4].
Разработка программного обеспечения, выполняемая в данной работе будет включать в себя разработку алгоритма работы датчика температуры с функцией метрологического самоконтроля, реализацию разработанного алгоритма, а также проверку работы алгоритма.
Актуальность представленной выпускной квалификационной работы заключается в повышении достоверности передаваемой датчиком информации и увеличении межповерочного интервала.
Научная новизна: Элемент научной новизны заключается в программной реализации способа метрологической самодиагностики по методу, предложенному в патенте «№2358245 Российская Федерация, МПК G 01 K 7/16. Способ и устройство измерения температуры / В.А. Ларионов. - № 2007141960/28; заявл. 12.11.2007; опубл. 10.06.2009, Бюл. № 17».
Практическая ценность: Возможность сделать измерительное средство интеллектуальным поможет решить ряд проблем, связанных с проведением мероприятий по определению метрологических характеристик измерительного средства. Например, на некоторых производствах датчики температуры могут быть расположены в труднодоступных, а иногда и опасных для человека местах, в которых проведение метрологического контроля стандартным методом невозможно. В такие моменты ощущается необходимость возможности преобразовать измерительное средство в интеллектуальное. Разрабатываемое в данной ВКР программное обеспечение имеет возможность применения реализуемой функции диагностики не только к платиновому термосопротивлению. Данная возможность позволит применять разрабатываемый в рамках проектного обучения электронный преобразователь к любому преобразователю термосопротивления, для того, чтобы сделать его интеллектуальным.
На сегодняшний день большое количество датчиков используются для выполнения диагностики оборудования, либо они принимают участие в процессе управления производством. Как правило, проведение мероприятий по контролю метрологической исправности таких датчиков осуществляется примерно раз в 2 года. Поскольку стоимость проведения таких мероприятий увеличивается с каждым годом, это экономически невыгодно.
После окончания очередного межповерочного (МПИ) и межкалибровочного (МКИ) интервалов, в основном, значение погрешности становится выше относительно значения погрешности этого средства измерения в прошлом интервале.
Довольно интересным решением в такой ситуации является разработка и внедрение метрологического диагностического самоконтроля датчиков в процессе эксплуатации [11].
Целью выпускной квалификационной работы является разработка программного обеспечения для датчика температуры с функцией метрологического самоконтроля. Исходя из поставленной цели были выдвинуты следующие задачи.
Задачи выпускной квалификационной работы:
1. Обзор известных способов построения датчиков температуры с функцией метрологического самоконтроля;
2. Разработка алгоритма работы микроконтроллера датчика температуры с функцией метрологического самоконтроля;
3. Реализация разработанного алгоритма;
4. Отладка разработанной программы на симуляторе и опытных образцах; проведение испытаний и корректировка программы по их результатам. (Проверка работы программного обеспечения датчика температуры с функцией метрологического самоконтроля.)


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы были выполнены следующие задачи:
В первом разделе был проведен аналитический обзор литературы и патентов по теме исследования, а также произведен сравнительный анализ существующих способов построения датчиков температуры с функцией метрологического самоконтроля. По результатам проведения сравнительного анализа было выявлено, что метод метрологического самоконтроля предложенный профессором Ларионовым В. А в патенте 2358245 Российская Федерация, МПК G 01 K 7/16. Способ и устройство измерения температуры, является наиболее подходящим для построения датчиков температуры для серийного производства.
Во втором разделе был изучен предложенный профессором Ларионовым метод и разработан алгоритм работы микроконтроллера, а также был выбран язык программирования С(Си), для реализации алгоритма.
В третьем разделе разработанный алгоритм был реализован в среде разработки IAR Embedded Workbench на языке программирования С.
В четвертом разделе был составлен перечень функций, подлежащих тестированию, а именно:
1) Проверить подключение датчика к компьютеру и правильность назначения номера slave.
2) Проверить передает ли датчик данные от 2х АЦП в компьютер и принимает ли код ЦАП.
3) Проверить работоспособность рабочего измерительного режима.
4) Проверить работоспособность режима подключения тока саморазогрева.
5) Проверить работоспособность режима отключения тока саморазогрева.
6) Проверить работоспособность режима тестирования (режима самодиагностики).
7) Проверить вычисление нужных параметров
Каждый из представленных в перечне пунктов был проверен экспериментально. По результатам экспериментального тестирования можно сделать вывод о том, что программное обеспечение функционирует нормально, все функции предусмотренные в патенте профессора Ларионова В.А и в разработанном алгоритме реализованы.
Все поставленные задачи были выполнены в полном объеме.



1. Крупская, А. В. Алгоритмическое обеспечение средств измерений с метрологическим самоконтролем: дис. ... канд. техн. наук / А. В. Крупская. - СПб., 2017. - 384 с.
2. РМГ 74-2004 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений. - М.: Стандартинформ, 2006. - 21 с.
3. ГОСТ Р 8.673-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 2010. - 7 с.
4. ГОСТ Р 8.673-2009 Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 6 с.
5. Ларионов, В.А. Оптимальное планирование с гарантированной точностью калибровочных испытаний измерительных датчиков: диссертация д-ра техн. наук / В.А. Ларионов. - Изд-во ЮУрГУ, 2012. - 290 с.
6. Генри, М. Самоаттестующиеся датчики / М. Генри //Датчики и системы. - 2002. - №1. - С. 51-60.
7. Сапожникова, К.В. Потребность в стандартах по самодиагностируемой и самоаттестуемой аппаратуре / К.В. Сапожникова, М. Генри (Великобритания), Р.Е. Тайманов // Датчики и системы. - 2006. - №6. - С. 51-57.
8. МИ 2187-92. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений.
9. Чернышова, Т.И. Оценка метрологической надежности процессорных средств теплофизических измерений с учетом температурных режимов эксплуатации / Т.И. Чернышова, Д.В. Игнатов // Контроль. Диагностика. - 2005. - №8. - С. 19-22.
10. Тайманов, Р.Е. Проблемы создания нового поколения интеллектуальных датчиков / Р.Е. Тайманов, К.В. Сапожникова // Датчики и системы. - 2004. - №11. - С. 50-58.
11. Громов Л. Ф. Диагностика неисправности системы контроля поканальных расходов /Л. Ф. Громов, В.В. Андреев, Г.П. Негривода // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика ядерных реакторов. - 1979. - №1. - С. 51 - 56.
12. Тайманов, Р.Е. Метрологический самоконтроль датчиков / Р.Е. Тайманов, К.В. Сапожникова // Датчики и системы. - 2011. - №2. - С. 58-66.
13. Пронин, А.Н. Контроль достоверности информации, поступающей от датчиков /А.Н. Пронин, К.В. Сапожникова, Р.Е. Тайманов // Датчики и системы. - 2008. - №8. - С. 58-63.
14. Бакшеева, Ю.В. Резистивные датчики температуры с метрологическим самоконтролем // Ю.В. Бакшеева, К.В. Сапожникова, Р.Е. Тайманов // Датчики и системы. - 2011. - №4. - С. 62-70.
15. Программное обеспечение встроенных вычислительных систем: учебное пособие / А.О. Ключев, П.В. Кустарев, Д.Р. Ковязина, Е.В. Петров. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. - 212 с.
16. Преображенский, В.П. Теплотехнические измерения и приборы: учебное пособие / В.П. Преображенский. - М.: Энергия, 1978. - 700 с.
17. Вирт, Н. Алгоритмы и структуры данных / Н. Вирт - Москва: ДМК Пресс, 2010 - 528 с.
18. Бен-Ари, М. Языки программирования. Практический сравнительный анализ / М. Бен-Ари - Москва: Изд-во Мир, 2000. - 352 с.
19. Прата, С. Язык программирования C. Лекции и упражнения. 6-е издание / Стивен Прата; пер. с англ. И. Ю. Корниенко, А.А. Моргунова. - М.: ООО «И. Д. Вильямс», 2012. - 1248 с.
20. Микушин, А.В. Занимательно о микроконтроллерах / А.В. Микушин. - СПб:БХВ-Петербург, 2006. - 273 с.
21. Микушин, А.В. Цифровые устройства и микропроцессоры / А. В. Микушин,А. М. Сажнев, В. И. Сединин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 415 с.
22. Спецификация по программированию и тестированию внутренней памяти программ микроконтроллеров 1886ВЕ1У, 1886ВЕ2У, 1886ВЕ3У и 1886ВЕ4У. -https://ic.milandr.ru/products/mikrokontrollery_i_protsessory/8_razryadnye_mikrokontrollery/1886ve4u/#docs_tab
23. Hermann Schmid. An Electronic Design practical guide for synchro - to - digital converters / Hermann Schmid // Electronic Design. - 1970. - № 8. - P. 76-79.
24. Микроконтроллер MSP430f147 фирмы Texas Instruments - https://www.ti.com/product/MSP430F147
25. Лах, В.И. Повышение точности и расширение пределов измерения / В.И. Лах // Приборы и системы управления. - 1971. - № 9. - С. 23-28.
26. Блок-схема -httpsV/ru.wikipedia.org/wiki/Блок-схема
27. Томас Х. Кормен Алгоритмы: вводный курс Томаса Х. Кормена.Algorithms Unlocked. — М.: «Вильямс», 2014. — 208 с.
28. Описание среды разработки IAR Embedded Workbench - http ://cxem.net/software/iar.php
29. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды (с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5) - М.: Стандартинформ, 2013. - 58 с.
30. ГОСТ 30852.0-2002 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 0. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 1998. - 45 с.
31. ГОСТ 27.003-2016 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. - М.: Изд-во стандартов, 2017. - 32 с.
32. СПГК.5242.200.00 РЭ. Термопреобразователи сопротивления Метран-2000. Руководство по эксплуатации. - 58 с.
33. Ларионов, В.А. Математическое моделирование каналов средств измерений / В.А. Ларионов. - Челябинск.: Изд-во ЮУрГУ, 2013. - 128 с.
34. Сапронов, П.В. Эволюция определения интеллектуальных средств измерения / П.В. Сапронов // Автоматизация в промышленности. - 2005. - № 4. - с. 67 - 68.
35. Калибратор температуры «Элемер» КТ-110 -
https://www.elemer.ru/files/re/re_kt_110.pdf
36. Семенов, Л.А. Методы построения градуировочных характеристик средств измерений // Л.А. Семенов, Т.Н. Сирая. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 127 с.
37. Грановский, В.А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / В.А. Грановский, Т.Н. Сирая. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.
38. Bernhard, F. Application of self-calibrating thermocouples with miniature fixed- point cells in a temperature range from 500 C to 650 C in stream generators / F. Bernhard, D. Boguhn // Sensors and Actuators B. - 2001. - vol. 81. - p. 14 - 27.
39. Barberre, D. Dynamically self-validating contact temperature sensor / D. Barberre // Sensors and Actuators B. - 2001. - vol. 81. - p. 13 - 14.
40. Магазин сопротивлений Р4831 - http://printsip.ru/elektroizmeritelnye-pribory/mery-magaziny/magaziny-soprotivlenij/item/r4831
41. Преобразователь интерфейсов RS-232/RS-485 -
https://advdownload.advantech.com/productfile/PIS/ADAM-4520/Product%20- %20Datasheet/ADAM-452020180910101957.pdf

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2026 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.