Цифровий термометр (стр. 3 из 3)

Рисунок 2.2 – Статична характеристика АЦП

При f₀/v = 10ⁿ, де n – ціле число, множник f₀/v можна врахувати відповідним положенням коми на цифровому відліковому пристрої або вказівкою одиниці вимірювання (В, мВ, мкВ).

Похибка квантування

, (2.3)

а залежність похибки квантування від вимірюваної величини є нелінійною (рисунок 2.3).

d

d =F(U_x).

U_x

Рисунок 2.3 – Залежність похибки квантування від вхідної величини

3 РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ТЕРМОМЕТРА

Виходячи з аналітичного огляду вимірювальних перетворювачів температури (див.розділ 1) та умови завдання на розробку (точність вимірювання невисока 5%, діапазон вимірювання від 600 до 1000 ^оС) вибираємо для реалізації цифрового термометра термопару типу ТХА і включаємо після підсилення в коло цифрового вольтметра час-імпульсного перетворення.

Розрахунок параметрів схеми.

Термо-е.р.с. термопари типу ТХА при 100 ^оС робочих кінців має

U_р.к = 4,1 мВ (при t_р.к = 100 ^оС).

Тоді, виходячи з умови (600 ÷ 1000 ^оС) матимемо напругу від 24,6 мВ до 41 мВ.

Для роботи цифрових мікросхем необхідна напруга до 5 В. Тому термо-пару включаємо в коло підсилювача з коефіцієнтом підсилення k = 1000.

Виходячи з (2.2) можна записати рівняння перетворення

N=

(3.1)

Визначимо час вимірювання Т_вим і частоту f₀виходячи із умови

Т_вим = Т_х.

Задамося швидкістю зміни напруги U_Г

v = 10 В/c.

Тоді за формулою (2.1)

Т_х = U_x/ v = 4,1/ 10 = 0,41 c.

Знаходимо частоту генератора G2 із (2.3)

f₀

Частіше вибирають генератор з частотою f₀ = 100 Гц.

Визначимо максимальне значення коду N_xз рівняння перетворення (2.2)

N_x=

=

Знайдемо розрядність n необхідну для реалізації двійкового лічильника.

D = lоg₂N_x ≈ 6.

ВИСНОВКИ

В курсовій роботі розроблено цифровий термометр, який дозволяє вимірювати температуру в діапазоні від 600 до 1000 ^оС.

В якості вимірювального перетворювача вибрано термопару типу ТХА.

Для аналого-цифрового перетворення (АЦП) використано цифровий вольтметр час-імпульсного перетворення. Описано його роботу і проведено розрахунок основних параметрів.

Наведено рівняння перетворення.

Розраховано частоту генератора зразкової частоти, розрядність двійкового лічильника.

Розроблено функціональну схему цифрового термометра.

ЛІТЕРАТУРА

1 Поджаренко В.О. та ін. Метрологія та вимірювальна техніка. Для самостійної роботи студентів та виконання курсових робіт.Вінниця: ВДТУ, 2000 – 65с.

2. Поджаренко В.О., Кухарчук В.В. Вимірювання і комп’ютерно- вимірювальна техніка.–Київ : НМК ВО, 1991.

3. Основы метрологии и электричесике измерения: Учебник для вузов / Б.Я.Авдеев, Е.М.Антонюк, Е.М.Душин и др.; Под ред. Е.М.Душина.-Л.: Энерго-атомиздат, 1987. - 480 с.

4. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин. Под ред. Е.С.Полищука.-К.:Вища шк. Головное изд-во, 1984.-359 с.