Проект преобразователя температура – напряжение с использованием операционных усилителей
Построение статической характеристики термистора. Выбор схемы и расчет преобразователя на основе операционного усилителя КР140УД14. Сопротивление термистора при разной температуре. Определение источника питания операционных усилителей и преобразователя.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.10.2017 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет
Кафедра автоматизации сельского производства
Контрольная работа
Проект преобразователя температура - напряжение с использованием операционных усилителей
Выполнил: Царевский А.В.
Группа 7313
г. Пушкин 2012
Содержание
1. Исходные данные
2. Построение статической характеристики термистора
3. Выбор схемы и расчет преобразователя на основе операционного усилителя КР140УД14.
4. Расчет источника питания операционных усилителей
5. Расчет источника питания преобразователя
6. Принципиальная электрическая схема преобразователя
7. Спецификация оборудования
Список использованной литературы
1. Исходные данные
Тип термистора: С621/22k/+;
Диапазон измерения температуры: 0...+42 °С;
Диапазон выходного напряжения преобразователя: 0...+2,5 В;
Тип операционного усилителя: КР140УД14.
Особенности датчика: Заземлённый корпус.
2. Построение статической характеристики термистора
Для построения зависимости сопротивления термистора от температуры воспользуемся нормализованной R/T-характеристикой термистора, предоставленной фирмой производителем. Т.к. R/T-характеристика приведена относительно температуры 25 °С, то для нахождения значения сопротивления в заданном диапазоне температур необходимо воспользоваться формулой:
где:
- значение сопротивления при температуре Т; -- характеристика относительно температуры 25°С; сопротивление при температуре 25°С;
У термистора С621/22k/+ кОм.
Результаты вычисления сведём в таблицу:
|
°С |
- |
кОм |
|
|
0 |
2,8665 |
63,06 |
|
|
5 |
2,2907 |
50,4 |
|
|
10 |
1,8438 |
40,56 |
|
|
15 |
1,4920 |
32,82 |
|
|
20 |
1,2154 |
26,74 |
|
|
25 |
1,0000 |
22 |
|
|
30 |
0,82976 |
18,25 |
|
|
35 |
0,68635 |
15,1 |
|
|
40 |
0,57103 |
12,56 |
|
|
45 |
0,48015 |
10,56 |
По полученным данным построим R/T-характеристику:
R/T-характеристика
3. Выбор схемы и расчет преобразователя на основе операционного усилителя КР140УД20Б
Выберем схему мостового операционного усилителя:
термистор сопротивление температура усилитель
DA1*: питание операционного усилителя осуществляется от двуполярного источника питания ±15 В (на схеме не показано).
Сопротивление термистора при температуре 40 °С будет опорным:
(3.1)
Так же рассчитаем изменение сопротивления термистора при максимальных значениях измеряемой температуры:
(3.2)
Теперь необходимо рассчитать величину двух сопротивлений , которая влияет на диапазон напряжений на выходе. Зная, что максимальное напряжение ыхода не должно превышать В и что этот предел скорее всего будет достигнут при отрицательной температур можно рассчитать
:
(3.3)
где:
- напряжение, подаваемое на вход преобразователя, произведем расчет для = 15 В;
- напряжение, на выходе преобразователя, по заданию 2,5 В.
Выберем резисторы MO-200 (С2-23) 300 кОм , тогда напряжение на выходе будет равняться:
(3.4)
Для настройки нуля, необходимо рассчитать сопротивления резисторов . Их сумма должна равняться сопротивлению термистора при опорной температуре.
Выберем постоянный резистор SQP и регулировочный резистор 16K1-B1K, кОм.
Результаты вычисления сведем в таблицу:
|
300 |
300 |
12 |
1 |
Теперь необходимо рассчитать зависимость напряжения на выходе преобразователя,
от температуры на термисторе. Преобразуем выражение (3.4):
Результаты вычисления сведем в таблицу:
|
°С |
кОм |
В |
|
|
0 |
63,06 |
2,42 |
|
|
5 |
50,4 |
1,82 |
|
|
10 |
40,56 |
1,34 |
|
|
15 |
32,82 |
0,97 |
|
|
20 |
26,74 |
0,68 |
|
|
25 |
22 |
0,45 |
|
|
30 |
18,25 |
0,27 |
|
|
35 |
15,1 |
0,12 |
|
|
40 |
12,56 |
0 |
|
|
45 |
10,56 |
-0,1 |
По полученным данным построим зависимость :
4. Расчет источника питания операционных усилителей
В качестве источника питания используем мостовую схему двуполярного выпрямителя:
Возьмем трансформатор ТПП48-127/220-50 с напряжением вторичных обмоток 12,6 В, тогда после выпрямления напряжение будет равно
Конденсаторы и возьмем поляризованные на 25 В емкостью 200 мкФ.
Для выпрямления тока понадобятся диоды на напряжение и на ток мА, выберем диоды КД103 на напряжение 50 В и на ток 100 мА.
В качестве стабилизаторов напряжения используем интегральные стабилизаторы КРЕН: КР1157ЕН1502Б - для стабилизации положительного напряжения +15 В и КР1168ЕН15 для стабилизации отрицательного напряжения -15 В.
5. Расчет источника питания преобразователя
Для работы преобразователя необходимо напряжение +10 В, что бы не использовать еще один блок питания воспользуемся уже существующим двуполярным питанием и повторителем на операционном усилителе.
Схема источника питания преобразователя:
DA2*: питание операционного усилителя осуществляется от двуполярного источника питания ±15 В (на схеме не показано).
Рассчитаем и по закону Кирхгофа, для этого примем тогда:
(5.1)
где:
- напряжение на резисторах, = 30 В
- напряжение на выходе повторителя, = +10 В
Выразим из уравнения (5.1) :
(5.2)
6. Принципиальная электрическая схема преобразователя
7. Спецификация оборудования
|
Обозначение на схеме |
Название |
Тип |
Номинал |
|
|
FU1 |
Плавкий предохранитель |
- |
1 А |
|
|
TV1 |
Трансформатор напряжения |
ТПП48-127/220-50 |
- |
|
|
VD1 |
Диод |
КД103 |
50 В; 0,1 А |
|
|
VD2 |
Диод |
КД103 |
50 В; 0,1 А |
|
|
VD3 |
Диод |
КД103 |
50 В; 0,1 А |
|
|
VD4 |
Диод |
КД103 |
50 В; 0,1 А |
|
|
C1 |
Поляризованный конденсатор |
- |
200 мкФ; 25В |
|
|
C2 |
Поляризованный конденсатор |
- |
200 мкФ; 25В |
|
|
U1 |
Стабилизатор напряжения |
КП1157ЕН1502Б |
+15 |
|
|
U2 |
Стабилизатор напряжения |
КП1168ЕН15 |
-15 |
|
|
R1 |
Резистор |
MO-200 (С2-23) |
300 кОм |
|
|
R2 |
Резистор |
MO-200 (С2-23) |
300 кОм |
|
|
R3 |
Резистор |
SQP |
12 кОм |
|
|
R4 |
Регулируемый резистор |
16K1-B1K |
1 кОм |
|
|
R5 |
Резистор |
- |
10 кОм |
|
|
R6 |
Резистор |
- |
50 кОм |
|
|
DA1 |
Операционный усилитель |
КР140УД14 |
25000 В/В |
|
|
RK1 |
Термистор дисковый |
С621/22k/+ |
- |
Список использованной литературы
1. R.F. Coughlin and F.F. Driscoll. “Операционные усилители и линейные интегральные схемы”, Издательство «Мир», Москва, 1979.
2. И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин. “Малогабаритные трансформаторы и дроссели”, Издательство «Радио и Связь», Москва, 1985.
3. Библиотека электронных компонентов. Выпуск 5. Термисторы фирмы Siemens и Matsushita. Додека, 1999.
4. Материалы с сайта www.cxem.net.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Свойства операционных усилителей, охваченных отрицательной обратной связью по напряжению. Линейные и нелинейные схемы. Повторители и сумматоры на основе ОУ. Логарифмические, антилогарифмические и функциональные усилители. Простейшие фильтры на основе ОУ.
лекция [210,3 K], добавлен 15.03.2009Выбор измерительных датчиков. Особенности монтажа термометра сопротивления на трубопроводе. Разработка схемы преобразователя расхода газа с коррекцией по температуре и давлению газа. Выбор и работа микроконтроллера. Расчет элементов блока питания.
курсовая работа [789,0 K], добавлен 20.02.2015Краткая характеристика устройства ввода тока и напряжения. Методика построения преобразователя тока в напряжение. Фильтр низких частот. Устройство унифицированного сигнала. Расчет устройства ввода тока, выполненного на промежуточном трансформаторе тока.
курсовая работа [144,0 K], добавлен 22.08.2011Расчёт и выбор элементной базы силовой схемы вентильного преобразователя. Построение регулировочных и внешних характеристик вентильного преобразователя. Разработка электрической схемы для управления силовыми полупроводниковыми ключами преобразователя.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 12.07.2012Расчет и выбор силового трансформатора для питания тиристорного преобразователя, внешние и скоростные характеристики в режиме прерывистого и непрерывного токов и различных режимов работы. Построение временных диаграмм напряжений и токов в нагрузке.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 29.10.2012Выбор тиристорного преобразователя, трансформатора. Расчёт силового модуля, индуктивности, выбор сглаживающего дросселя. Защита тиристорного преобразователя. Сравнительная характеристика разработанного тиристорного преобразователя и промышленного аналога.
курсовая работа [454,6 K], добавлен 04.03.2012Выбор элементов и силовой схемы тиристорного преобразователя. Расчет силового трансформатора, токоограничивающего реактора, дросселей. Автоматические выключатели и защита от перенапряжений. Энергетические характеристики тиристорных преобразователей.
курсовая работа [326,4 K], добавлен 24.09.2014Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015Характеристика современных систем защиты от протечек воды. Схема накопления энергии при помощи конденсатора. Разработка структурной и принципиальной схемы датчика утечки воды. Схема преобразователя тока в напряжение на основе операционного усилителя.
курсовая работа [331,0 K], добавлен 09.12.2011Выбор режима работы усилителей электрических сигналов: подбор транзисторов, составление структурной схемы, распределение частотных искажений. Расчёт оконечного, инверсного и резистивного каскадов предварительного усиления. Вычисление источника питания.
курсовая работа [721,0 K], добавлен 01.08.2012Понятие и функциональные особенности тиристорного преобразователя, принцип его работы, внутреннее строение и взаимосвязь элементов. Работа импульсно-фазового управления. Построение диаграммы напряжений на различных тиристорах, их сравнительное описание.
контрольная работа [567,6 K], добавлен 27.04.2015Разработка и исследование элементов и узлов тиристорного выпрямителя. Расчет и выбор элементов силовой части. Вычисление статических, внешних характеристик вентильного преобразователя. Определение энергетических показателей вентильного преобразователя.
курсовая работа [229,1 K], добавлен 30.11.2009Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения, диаграммы работы преобразователя. Выбор выпрямительных диодов, трансформатора, транзистора, выпрямителя и элементов узла управления. Расчет демпфирующей цепи и КПД.
курсовая работа [392,9 K], добавлен 18.02.2010Разработка принципиальной схемы преобразователя. Способы управлениями тиристорами в реверсивных схемах. Расчет и выбор элементов устройств защиты. Выбор системы импульсно-фазового управления. Схема управления преобразователем, питающим якорную цепь.
курсовая работа [708,1 K], добавлен 03.04.2012Расчет электромеханических характеристик двигателя, питающегося от преобразователя, имеющего нелинейную характеристику. Регулятор для операционного усилителя. Синтез системы подчиненного регулирования для электромашинного устройства постоянного тока.
контрольная работа [66,5 K], добавлен 26.06.2013Расчет мощности приводного электродвигателя. Анализ структуры силового блока преобразователя, принципиальной и функциональной схемы. Разработка графика напряжения в контрольных точках преобразователя. Расчет характеристик двигателя, полосы спектра частот.
курсовая работа [620,4 K], добавлен 02.02.2016Этапы расчета полупроводникового преобразователя электрической энергии. Знакомство с недостатками широтно-импульсного преобразователя: высокие требования к динамическим параметрам вентилей, широкополосный спектр преобразованных напряжений и токов.
дипломная работа [842,5 K], добавлен 02.05.2013Исследование реверсивного тиристорного преобразователя – двигателя постоянного тока типа ПБВ100М. Расчет, выбор узлов силовой схемы тиристорного преобразователя с трехфазной шестипульсной Н-схемой выпрямления. Выбор системы импульсно-фазового управления.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 14.12.2012Преобразование переменного тока в постоянный. Способы регулирования напряжения выпрямителей. Блочная схема тиристорного преобразователя серии "КЕМТОР". Определение параметров согласующего трансформатора. Расчет внешних характеристик преобразователя.
курсовая работа [709,2 K], добавлен 12.03.2013
