Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

амперметр прибор электронный

Пояснительная записка содержит страниц, рисунков, принципиальную, структурную схемы.

Объектом разработки является электронный амперметр.

Цель - разработка электрических структурной и принципиальной схем проектируемого электронного амперметра, расчет параметров элементов узлов всей схемы в целом, выбор элементной базы.

Введение

амперметр прибор электронный

Электронные аналоговые приборы представляют собой средства измерений, в которых преобразование сигналов измерительной информации осуществляется с помощью аналоговых устройств. Выходной сигнал таких средств является непрерывной функцией измеряемой величины. Электронные приборы применяют при измерении практически всех электрических величин: напряжения, тока, частоты, мощности, сопротивления и т.д.

Благодаря применению электронных устройств удается расширить функциональные возможности средств измерений и обеспечить высокий уровень их метрологических характеристик: это, в первую очередь, относится к высокой чувствительности приборов, широкому диапазону измерений, малой потребляемой мощности от измеряемой цепи, широкому частотному диапазону и др.

Из-за своих небольших размеров и массы, а также широких функциональных возможностей электронные амперметры уже давно прочно заняли достойное место среди современного контрольно-измерительного оборудования, став незаменимым устройством при проведении работ по диагностике, ремонту и наладке, особенно, в полевых условиях.

1. Техническое задание

Спроектировать электронный амперметр с исходными данными:

2. Описание работы амперметра по структурной схеме

Структурная схема электронного амперметра приведена на рис. 1. Основные узлы устройства:

1. преобразователь ток - напряжение (ПТН);

2. коммутатор (К);

3. узел измерительного механизма аналоговый (УИМА);

4. узел блока питания (БП).

Рисунок 1. Структурная схема электронного амперметра

В качестве преобразователя ток напряжение выступает набор резисторов. Измерение тока будет осуществляться косвенным методом. В момент, когда ток, проходит через определенные участки набора резисторов, на этом участке образуется разность потенциалов, т.е. напряжение, которое будет отображаться на шкале узла измерительного механизма.

Коммутатор предназначен для переключения между режимами измерения: режим измерения тока аналоговый и цифровой, а так же для переключения между пределами измерений.

В качестве аналогового измерительного механизма используется милливольтметр классом точности 0,5.

Так как прибор должен питаться от сети переменного тока напряжением 220В и частотой 50Гц, то в него должен входить блок питания, который преобразует входное напряжение сети в постоянное напряжение для питания отдельных блоков.

3. Разработка и описание принципиальной электрической схемы амперметра

3.1 Разработка узла преобразователя ток-напряжение

Преобразователя ток напряжение представляет собой не что иное, как набор сопротивлений. Он позволяет измерять изменение напряжения на участке цепи, которое в дальнейшем будет отображаться на узле индикации. А так как, шкала индикатора многофункциональная, то это изменение напряжения будет отображаться как измеряемый ток.

Узел делителя тока реализован на резисторах R₁, R₂, R₃ и R₄ и переключателе ПГ2-9-6П2НВК. Структурная схема такого делителя представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема преобразователя ток - напряжение

Из условия задания необходимо рассчитать такой набор резисторов, что бы это позволило измерять ток на пределах 0,001А, 0,01 А, 0,1 А и 1 А. При этом максимальное значение напряжения не должно превышать 1В. Тогда сопротивления для каждого предела измерения в предлагаемом делителе будут равны:

R_пред1 = U/I_пред1 = 0,001 В/0,001 А = 1 Ом;

R_пред2 = U/I_пред2 = 0,001 В/0,01 А = 0,1 Ом;

R_пред3 = U/I_пред3 = 0,001 B/0,1 А = 0,01 Ом;

R_пред4 = U/I_пред4 = 0,001 В/1 А = 0,001 Ом.

Но так как резисторы подключены последовательно, то при переключении ключа в положение 1, 2 или 3 номиналы резисторов будут суммироваться. Поэтому необходимо взять резисторы с номиналами:

R₁ = 0,0009 Ом; R₂ = 0,009 Ом; R₃ = 0,09 Ом; R₄ = 0,9 Ом.

Резисторы R₁, R₂, R₃, R₄ выбираем из ряда номинальных значений резисторов Е192 с погрешностью 0,5%.

3.2 Разработка коммутатора

В качестве коммутатора используется переключатель ПГ2-17-3ПЧНВ. Данный переключатель предназначен для коммутации электрических цепей мощностью не более 15Вт постоянного и переменного тока. Основные технические данные коммутатора приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические данные переключателя ПГ2-17-3ПЧНВ

Предлагаемый коммутатор имеет 2 направления по 6 положений переключателя.

Рисунок 3. Электрическая схема переключателя ПГ2-17-3ПЧНВ

Так как нам необходимо измерять ток, напряжение и сопротивление на разных пределах, ток коммутация каналов будет выглядеть следующим образом: 1, 2, 3 и 4 положение - измерение тока аналоговым измерительным механизмом, 5, 6, 7 и 8 положение - цифровым измерительным механизмом.

3.3 Разработка узла аналогового измерительного механизма

Узел измерительного механизма реализован с помощью микроамперметра М261-М1, классом точности 0,5, резисторов R_д и R₉, а так же с помощью операционного усилителя К544УД2. Резистор R₉ служит для точной установки стрелки микроамперметра при подаче на вход амперметра образцового сигнала.

Резистор R_д служит для обеспечения максимального отклонения стрелки микроамперметра равного 1 В. Операционный усилитель обеспечивает согласование выходных сопротивлений преобразователей с входным сопротивлением микроамперметра для исключения методической погрешности.

Резисторы R_д и R₉ выбираются из ряда Е192 номинальных значений сопротивлений.

3.4 Разработка узла блока питания

Узел питания реализован с помощью блока питания, позволяющий преобразовывать входное напряжение сети 220В в напряжение 15В.

4. Анализ погрешности амперметра

Общая приведенная погрешность амперметра вычисляется по формуле:

(1)

При этом для разных режимов измерения количество составляющих погрешность будет изменяться в зависимости от количества элементов цепи.

4.1 Расчет погрешности в аналоговом режиме

Приведенная погрешность в данном режиме измерения

,

где - основная погрешность набора резисторов;

- основная погрешность микроамперметра;

- основная погрешность усилителя;

Погрешность набора резисторов определяется рядом номинальных значений и составляет 0,5%.

= 0,707%

4.2 Расчет погрешности в цифровом режиме

Приведенная погрешность в данном режиме измерения

,

где - основная погрешность набора резисторов;

- основная погрешность вольтметра SVAL0013;

- основная погрешность повторителя;

Погрешность набора резисторов определяется рядом номинальных значений и составляет 0,5%.

= 0,707%

Заключение

В ходе курсового проектирования, был спроектирован амперметр, который позволяет измерять ток на пределах 0,001 А, 0,01 А, 0,1 А и 1 А. Основная приведенная погрешность в режиме измерения тока не превышает 0,709%. Прибор питается от сети переменного тока напряжение 220В и частотой 50Гц.

Были разработаны электрическая структурная и принципиальная схемы проектируемого амперметра, были рассчитаны параметры узлов схемы. произведен выбор элементной базы.

Список используемой литературы

1. Гусев В.Г., Мулик А.В. Аналоговые измерительные устройства. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т: Уфа, 1996.

2. Мир 1985 - П. Хоровиц У. Хилл - Искусство Схемотехники Том 1 Издание 3-е Стереотипное.

3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Интернет ресурс - http://www.niiemp.ru/item/yuum3-418-013.html

5. Интернет ресурс - http://smartmodule.ru/

Приложение