📄Работа №207679
Тема: Многоканальный преобразователь к пьезоэлектрическим датчикам вибрации
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
97 листов
Год:
2020
Просмотров:
33
4900
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
АННОТАЦИЯ 2
Введение 6
1 Технические требования к многоканальному преобразователю 7
1.1 Назначение многоканального преобразователя и область его применения 7
1.1.1 Многоканальный преобразователь к пьезоэлектрическим датчикам
вибрации предназначен для: 7
1.2 Требования к основным параметрам многоканального преобразователя 7
1.3 Требования к элементной базе модуля 8
2 Описание блоков структурной схемы многоканального преобразователя . 9
2.1 Схема преобразователя заряд-напряжения (ПЗН) 9
2.2 Инвертирующий усилитель с переключателем 10
2.3 Фильтр нижних частот 4-го порядка (ФНЧ) 12
2.4 Мультиплексор 4x1 14
2.5 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15
2.6 Микроконтроллер 17
2.7 Преобразователь интерфейса MAX485CPA+ 20
3 Обоснование выбора элементной базы 21
4 Расчёт элементов многоканального преобразователя 22
4.1 Расчёт элементов ПЗН 22
4.2 Расчёт элементов инвертирующего усилителя 25
4.3 Расчёт фильтра нижних частот 4-го порядка 29
5 Расчет отклонений сопротивления многоканального преобразоватьеля ... 34
5.1 Расчёт значений сопротивления Кос (R1) в ПЗН 34
5.2 Расчёт значений сопротивлений инвертирующего ОУ (IRA R^ R^) 38
5.2.1 Расчёт Rвх 38
5.2.2 Расчёт значений сопротивления Кос1 41
5.2.3 Расчёт значений сопротивления Кос2 44
5.3 Расчёт значений сопротивлений ФНЧ R5 47
6 Расчёт надёжности многоканального преобразователя 50
6.1 Введение 50
6.2 Исходные данные для расчёта 51
6.3 Разделение многоканального преобразователя до уровня первичных
элементов 52
6.4 Формулировка понятия отказа 53
6.5 Логическая схема расчёта надёжности 53
6.6 Расчёт показателей надёжности 55
6.6.1 Расчёт показателей надёжности схемы ПЗН 55
6.6.2 Расчёт показателей надёжности схемы усилителя 57
6.6.3 Расчёт показателей надёжности схемы ФНЧ 4-го порядка 59
6.7 Расчёт показателей надёжности одного канала многоканального
преобразователя 61
6.8 Расчёт показателей надёжности многоканально преобразователя без
мажоритарного резервирования 63
6.8.1 Расчёт показателей надёжности модуля с мажоритарным
резервированием 65
6.9 Выводы 68
Заключение 69
Библиографический список 70
Введение 6
1 Технические требования к многоканальному преобразователю 7
1.1 Назначение многоканального преобразователя и область его применения 7
1.1.1 Многоканальный преобразователь к пьезоэлектрическим датчикам
вибрации предназначен для: 7
1.2 Требования к основным параметрам многоканального преобразователя 7
1.3 Требования к элементной базе модуля 8
2 Описание блоков структурной схемы многоканального преобразователя . 9
2.1 Схема преобразователя заряд-напряжения (ПЗН) 9
2.2 Инвертирующий усилитель с переключателем 10
2.3 Фильтр нижних частот 4-го порядка (ФНЧ) 12
2.4 Мультиплексор 4x1 14
2.5 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15
2.6 Микроконтроллер 17
2.7 Преобразователь интерфейса MAX485CPA+ 20
3 Обоснование выбора элементной базы 21
4 Расчёт элементов многоканального преобразователя 22
4.1 Расчёт элементов ПЗН 22
4.2 Расчёт элементов инвертирующего усилителя 25
4.3 Расчёт фильтра нижних частот 4-го порядка 29
5 Расчет отклонений сопротивления многоканального преобразоватьеля ... 34
5.1 Расчёт значений сопротивления Кос (R1) в ПЗН 34
5.2 Расчёт значений сопротивлений инвертирующего ОУ (IRA R^ R^) 38
5.2.1 Расчёт Rвх 38
5.2.2 Расчёт значений сопротивления Кос1 41
5.2.3 Расчёт значений сопротивления Кос2 44
5.3 Расчёт значений сопротивлений ФНЧ R5 47
6 Расчёт надёжности многоканального преобразователя 50
6.1 Введение 50
6.2 Исходные данные для расчёта 51
6.3 Разделение многоканального преобразователя до уровня первичных
элементов 52
6.4 Формулировка понятия отказа 53
6.5 Логическая схема расчёта надёжности 53
6.6 Расчёт показателей надёжности 55
6.6.1 Расчёт показателей надёжности схемы ПЗН 55
6.6.2 Расчёт показателей надёжности схемы усилителя 57
6.6.3 Расчёт показателей надёжности схемы ФНЧ 4-го порядка 59
6.7 Расчёт показателей надёжности одного канала многоканального
преобразователя 61
6.8 Расчёт показателей надёжности многоканально преобразователя без
мажоритарного резервирования 63
6.8.1 Расчёт показателей надёжности модуля с мажоритарным
резервированием 65
6.9 Выводы 68
Заключение 69
Библиографический список 70
📖 Аннотация
В данной работе представлена разработка многоканального преобразователя сигналов для пьезоэлектрических датчиков вибрации, предназначенного для достоверного приема, обработки и передачи данных в системах промышленной автоматики. Актуальность исследования обусловлена растущей потребностью в обработке большого массива сигналов от множества датчиков при одновременном выполнении жестких требований к надежности, диагностируемости и применению разрешенной элементной базы, регламентированной межотраслевыми ограничительными перечнями (МОП). Основным результатом является создание устройства с четырёхканальным резервированием входного сигнала, обеспечивающего высокую достоверность данных за счёт встроенной гальванической развязки по питанию и применения фильтра нижних частот второго порядка с граничной частотой 8 кГц для подавления высокочастотных помех. Научная значимость работы заключается в решении задачи структурного и схемотехнического синтеза надежного интерфейсного устройства, а практическая – во внедрении разработанного модуля в системы мониторинга вибрации ответственного назначения. Теоретической основой послужили исследования в области пьезоэлектрических датчиков (Брюль и Къер), практической схемотехники (Гальперин М.В.), применения операционных усилителей (Марше Ж.) и обеспечения надежности радиоэлектронной аппаратуры (Яншин А.А.).
📖 Введение
С развитием автоматики возникает необходимость обработки большого количества информации с источников сигналов (датчиков).
С датчиков снимается большое количество сигналов состояний самих датчиков, что приводит к увеличению каналов передачи данных и приемных устройств. Таким образом, возникает проблема достоверного приема большого количества принимаемых сигналов. Это создает предпосылки к созданию устройств сопряжения датчиков с аппаратурой последующей обработки. Данная аппаратура должна достоверно принимать сигналы с датчиков и с достоверностью передавать ее в форме, требуемой для ее дальнейшей обработки.
Использование приемных устройств в специализированной аппаратуре, выполняющей особо ответственные задачи, накладывает на них жесткие требования по надежности, диагностике работоспособности и оперативной взаимозаменяемости.
На элементную базу накладываются жёсткие ограничения. Они связаны с тем, что не каждый элемент можно применять на производстве.
К применению на производстве разрешаются лишь те элементы, которые прописаны в межотраслевом ограничительном перечне элементов предприятия (МОП).
Если же всё-таки появляется необходимость в применении элементов не входящих в МОП, то необходимо собрать большое количество подписей вышестоящих инстанций для того, чтобы можно было использовать данный элемент на производстве в каком либо устройстве.
Целью дипломного проекта является - разработка многоканального преобразователя к пьезоэлектрическим датчикам вибрации, а именно разработка принципиальной схемы устройства, реализующую оперативный приём сигналов от датчика, его обработку и передачу в последующие устройства.
С датчиков снимается большое количество сигналов состояний самих датчиков, что приводит к увеличению каналов передачи данных и приемных устройств. Таким образом, возникает проблема достоверного приема большого количества принимаемых сигналов. Это создает предпосылки к созданию устройств сопряжения датчиков с аппаратурой последующей обработки. Данная аппаратура должна достоверно принимать сигналы с датчиков и с достоверностью передавать ее в форме, требуемой для ее дальнейшей обработки.
Использование приемных устройств в специализированной аппаратуре, выполняющей особо ответственные задачи, накладывает на них жесткие требования по надежности, диагностике работоспособности и оперативной взаимозаменяемости.
На элементную базу накладываются жёсткие ограничения. Они связаны с тем, что не каждый элемент можно применять на производстве.
К применению на производстве разрешаются лишь те элементы, которые прописаны в межотраслевом ограничительном перечне элементов предприятия (МОП).
Если же всё-таки появляется необходимость в применении элементов не входящих в МОП, то необходимо собрать большое количество подписей вышестоящих инстанций для того, чтобы можно было использовать данный элемент на производстве в каком либо устройстве.
Целью дипломного проекта является - разработка многоканального преобразователя к пьезоэлектрическим датчикам вибрации, а именно разработка принципиальной схемы устройства, реализующую оперативный приём сигналов от датчика, его обработку и передачу в последующие устройства.
✅ Заключение
В данном дипломном проекте было сделано следующее:
1 На основании технического задания и выявленных достоинств модулей был разработан новый многоканальный преобразователь к пьезоэлектрическим датчикам вибрации.
2 Отличительными особенностями модуля являются:
- Резервирование одного входного сигнала четырёхканальным исполнением.
- Наличие развязки по питанию реализованную в модуле питания активных элементов.
- Ограничение частот выше 8000 Гц при помощи фильтра нижних частот второго порядка.
- Соблюдения амплитудного и частотного диапазона измерений.
Данное исполнение многоканального преобразователя обеспечивает высокую достоверность принимаемого сигнала.
3 В процессе разработки принципиальной электрической схемы, была составлена структурная схема многоканального преобразователя к пьезоэлектрическим датчикам вибрации.
4 Был произведён выбор элементной базы и последующий расчёт параметров элементов схемы электрической принципиальной.
5 В разделе надёжности был произведён расчёт показателей надёжности многоканального преобразователя.
1 На основании технического задания и выявленных достоинств модулей был разработан новый многоканальный преобразователь к пьезоэлектрическим датчикам вибрации.
2 Отличительными особенностями модуля являются:
- Резервирование одного входного сигнала четырёхканальным исполнением.
- Наличие развязки по питанию реализованную в модуле питания активных элементов.
- Ограничение частот выше 8000 Гц при помощи фильтра нижних частот второго порядка.
- Соблюдения амплитудного и частотного диапазона измерений.
Данное исполнение многоканального преобразователя обеспечивает высокую достоверность принимаемого сигнала.
3 В процессе разработки принципиальной электрической схемы, была составлена структурная схема многоканального преобразователя к пьезоэлектрическим датчикам вибрации.
4 Был произведён выбор элементной базы и последующий расчёт параметров элементов схемы электрической принципиальной.
5 В разделе надёжности был произведён расчёт показателей надёжности многоканального преобразователя.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.