Разработка термостата и канала обработки аналогового сигнала (стр. 2 из 2)
R3 - резистор на виході компаратора. Компаратор ввімкнений по схемі з ЗЕ.
Q1 - транзистор, який виконує функції ключа для регулюванням ввімкненням реле.
R4 - шунтуючий резистор. Необхідний аби унеможливити ненавмисне відкриття транзистора.
Оскільки він польовий з індукованим каналом, то згідно з його описом він може відкриватися вже при напрузі у 2,5 Вольта.
RL1 - реле.
Тепер необхідно розробити схему для підключення АЦП
По завданню шкала АЦП 5 В. Нам необхідно вибрати ОП. Вибір робимо за такими параметрами:
Використаємо ОП TL082CP. Будимо використовувати модель у DIP-8 корпусі.
Як ми бачимо всередині знаходяться 2 ОП. Для нас це дуже зручно, адже ми будемо використовувати декілька ОП. І це дозволить нам зекономити на підводці живлення.
Вхідний каскад цього ОП зроблений на польовому транзисторі (JFET).
Транзистор вибираємо за наступними параметрами:
Виберемо транзистор 2N4860. Випускається він у корпусі TO-18.
Максимальний стоковий струм складає 100 мА.
Далі необхідно вибрати діод. Діод повинен бути імпульсний, малопотужний, з величиною зворотнього струму менш одиниць мікроампер. За усіма параметрами нам підходить SF14. Ось так він виглядає
Його параметри
Розрахуємо пристрій вибірки-зберігання
Відносні похибки в режимах виборки та зберігання рівні і знаходяться як
при цьому
= (0,1-0,05)%Виберемо розрядність АЦП 10 біт.
Встановимо максимальне й мінімальне значення ємності С1
Розрахуємо вихідний опір ОП:
Для забезпечення максимальної точності роботи пристрою
приймемо рівним
=10 k 
Тепер визначимо опір відкритого ключа транзистора
Тепер визначимо
Мінімально можливе значення ємності конденсатора С1
Стандартний номінал.
Необхідне значення ємності вибирають із умови.
З ряду номінальних ємностей оберемо
Визначимо величину опору R2
Розрахунок похибки вимірювань.
Точність розроблюваного пристрою залежить від відносної похибки вихілної напруги.
Похибка вихідної напруги визначається за формулою:
В розроблюваному пристрої похибку може давати блок погодження опору.
Відносна похибка вихідної напруги блок погодження опору:
- температурная похибканапругиякщо схема збалансована при 20 °С, то
= 60°С: = 
= 
- похибкавихідноїнапругиопераційногопідсилювача = 
UСМ= 10 мкВ
= 5 нАR3= 75кОм
R1=300 кОм
= 1,25* (10*10-6 + 5*10-9* (300*75/ (300+75))) = 12мкВ = 12*10-6 В 
- похибка вихідної напруги, зумовленої розкидом параметров = 
Kу0=1 000 000
ΔKу0=Kmax - Kmin
Kmax=
Kmin=
ΔKу0= 0,27- 0,22 = 0.05
= 
= 
= 
Відносна похибка вихідної напруги підсилюючого функціонального блоку складає всього 0,0012%:
δUВИХ= 0,0012%,
Отримана розрахунковим шляхом точність 0,0012% цілком задовольняє нас, тому не потрібно застосовувати ніяких додаткових методів по підвищенню точності приладу.
5. Моделювання схеми
Нажаль у програмі для моделювання немає діоду SF14, отжебуловикористаноінший.
Також було виявлено що ОП TL082некоректно симулюється у програмі. Отож було використано ідеальну модель ОП.
Далі приведена схема пристрою для моделювання без схеми під’єднання до АЦП. Як виявилось у пакеті моделювання Multisim 10 відсутня діюча модель реле, яка б була зручною для нас. Саме тому для моделювання було вирішено замість реле використовувати лампочку. Якщо лампа горить, то через неї тече струм і це означає що реле спрацювало і перемкнулось у інший стан. Це означає що напруга на (+) вході компаратора більша ніж напруга, яка поступає від датчика на (-) вхід компаратора Допоміжним засобом індикації буде амперметр у колі стоку транзистора.
V6 - це живлення.
V5 - це вихідний сигнал що поступає з датчика.
R7 - ділитель напруги, яким ми задаємо опорну напругу на компараторі.
Q2 - транзистор, який виконує функцію ключа для перемикання реле.
Схема моделювання
С датчика поступає сигнал 3 В. Опорний сигнал 2,25 В. На виході компаратора логічний нуль. Лампа не горить. Транзистор закритий.
Опорна напруга 4 В. На виході компаратора приблизно 5 В (логічна одиниця). Це призводить до відкриття польового транзистору. Це в сою чергу призводить до перемикання реле. Як ми бачимо, лампочка світиться. У колі стоку тече струм.
Графік роботи компаратора
Моделювання пристрою вибірки зберігання.
6. Висновок
В курсовій роботі я навчився обробляти сигнал від аналогового датчика. Було зроблено діючий прототип цього пристрою та наглядно продемонстровано його працездатність. Мною було розроблено друкарську плату, вироблений монтаж елементів. Під час проектування друкарської плати було допущено незначну помилку. Це пов’язано з тим що компаратор у проекті був намальований у дзеркальному відображені. Цю помилку було виправлено шляхом піднімання контактів компаратора вгору. Схема для підключення АЦП не прототипувалась. Данні навики, які я отримав під час виконання цієї курсової роботи збагатили мої знання. Це дозволить у майбутньому допускати менше помилок при роботі з аналоговими сигналами.