Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11




НазваниеТехническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11
страница1/6
Дата публикации06.09.2013
Размер0.54 Mb.
ТипТехническое задание
vbibl.ru > Физика > Техническое задание
  1   2   3   4   5   6



Содержание

стр.

Введение 4

1. Обзор литературы 7

2. Техническое задание на проектирование 10

3. Конструкторский раздел 11

3.1. Построение структурной схемы 11

3.2. Выбор элементной базы 11

3.2.1. Выбор датчика 12

3.2.2. Выбор цифрового индикатора 16

3.2.3. Выбор микроконтроллера 18

3.3. Разработка принципиальной электрической схемы 21

3.3.1. Подключение датчика и индикатора к микроконтроллеру 21

3.3.2. Выбор кварцевого генератора частоты 28

3.3.3. Скорость передачи данных 28

3.3.4. Выбор преобразователя уровня 29

3.3.5. Интерфейс ПК 30

3.4. Разработка алгоритма работы системы контроля веса 32

3.4.1. Разработка блок схемы алгоритма 32

3.4.2. Построение программы 35

3.4.3. Разработка интерфейса программы 37

3.5. Расчёт потребляемой мощности 38

3.6. Выбор источника питания 38

4. Безопасность жизнедеятельности 40

5.Организационно-экономический раздел 47

5.1. Определение этапов разработки 47

5.2. Определение трудоемкости каждого этапа разработки 47

5.3. Определение продолжительности каждого этапа разработки 48

5.4. Составление перечня событий и работ 49

5.5. Расчет сметы затрат на разработку 50

5.5.1. Материальные затраты 50

5.5.2. Затраты на оплату труда 51

5.5.3. Отчисления на социальные нужды 52

5.5.4. Прочие затраты 53

5.6. Определение эффективности использования

результатов разработки 53

Заключение 55

Список использованных источников 56

Приложение


Введение

Весы – прибор для определения массы тел по действующему на них весу. Различают весы: образцовые (для поверки гирь), лабораторные (аналитические, микроаналитические, пробирные и др.) и общего назначения; по принципу действия - рычажные, пружинные, электротензометрические, гидравлические и гидростатические. Вес тела– это сила, действующая на опору или подвес со стороны тела. Т.е, если встать на весы в момент старта лифта вверх, показания будут больше, чем в состоянии покоя, а если в момент старта вниз – меньше. Это происходит за счёт того, что помимо ускорения свободного падения действует ещё и другое ускорение, направленное либо в ту же, либо а противоположную сторону.

При чашечном методе груз кладётся на одну чашечку, а эталонные гири на другую. Необходимо добиться равновесия, при этом вес груза будет равен весу гирек. Точность измерения веса зависит от чувствительности весов и от номинала гирек.

Весы со стрелкой – груз, весом до одного килограмма взвешивается без дополнительных гирек, а свыше требует установки противовеса, в этом случае вес груза вычисляется как сумма веса гирек и показаний стрелки. Точность измерения зависит от чувствительности стрелки (на какое расстояние она смещается при каком весе).

Принцип действия электрических весов – осуществляется чувствительный элемент, который реагирует на изменение веса, этой реакцией может быть: изменение сопротивления, изменение напряжения, изменение тока, редко изменение потребляемой мощности. В случае изменения сопротивления, необходимо нагрузить этот элемент на источник питания, и последовательно с ним поставить амперметр. Значение тока будет пропорционально значению веса. Если изменяется напряжение, просто можно поставить вольтметр. Точность измерения зависит от чувствительности амперметра (вольтметра).

Электронные весы – наиболее удобный в эксплуатации прибор. При просмотре значения веса на электронных весах нет неоднозначности, как в случае со стрелкой (никогда нельзя однозначно сказать, на какое значение она указывает), значение выводится в понятном цифровом виде.

Микропроцессорное управление весов позволяет обеспечить большую точность измерения по сравнению с механическим прибором, электронные весы более долговечны, т.к. практически не имеют изнашивающихся деталей.

Немаловажным является тот фактор, что точность измерения во многих весах зависит от положения объекта на них (чем дальше от центра, тем меньше точность), это происходит за счёт того, что в них датчик веса или один и стоит посередине, или четыре и стоят по углам. В случае четырех датчиков микроконтроллер вычисляет среднее арифметическое от их показаний, это и есть результат.

В данной работе эта проблема будет решена следующим образом: измеряется не вес, а давление, оказываемое объектом на подушку с водой, посредством пластины, к подушке подсоединен датчик, измеряющий давление воды. Всё это обеспечивает независимость показаний от позиции объекта на весах.

Таким образом, на основании вышесказанного была сформулирована цель работы: разработка системы контроля
веса широкого диапазона на основе микропроцессорной системы управления.

Новизна работы будет заключаться в создании единой системы контроля, для измерения веса в широком диапазоне, до 250кг, с заданной точностью.

В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи:

  1. Провести анализ литературных данных касательно поставленной проблемы;

  2. Разработать алгоритм работы электронных весов;

  3. Разработать принципиальную электрическую схему системы контроля веса;

  4. Провести оценку затрат на производство системы контроля веса.

В соответствии с поставленными задачами, в работе разрабатывается система контроля веса широкого диапазона, производится обзор возможных вариантов систем контроля, осуществляется выбор и обоснование структурной схемы. Производятся расчеты схемы, её элементов, описываются особенности конструкции.

В процессе разработки и изготовления печатной платы для системы контроля веса возникают опасные и вредные производственные факторы, приводящие к профессиональным заболеваниям, появлению несчастных случаев, загрязнению окружающей среды воздуха и водоёмов.

Производится анализ опасных, вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций, а также меры для их предупреждения.

Производится планирование разработки с использованием методов организации производства. Определяется эффективность использования результатов разработки.

^ 1. Обзор литературы

В результате анализа поставленной цели и задач, было определено, что измеряемый вес объекта будет варьироваться в широком диапазоне, а следовательно и проведение анализа литературных источников должно касаться измерительных систем различного принципа действия и максимального измеряемого значения.

Наибольшую сложность представляют собой измерения большого веса, более 100 кг, в динамическом процессе. В связи с этим представляется интересным проанализировать принцип действия весов для измерения массы автомобиле и железнодорожных составов. В качестве примера взяты автомобильные весы М8200Д для взвешивания в движении[1-3]. Применяемые для определения массы автомобилей и автопоездов в движении, контроль осевой нагрузки.

Автомобильные весы в движении используются при контрольных операциях на предприятиях промышленности и транспорта для поосного взвешивания автомобилей и автопоездов в движении. Устройство таких весов следующее: грузоприемное устройство (ГПУ) состоит из одной или двух весовых платформ, каждая из которых опирается на тензодатчики, закрепленные на раме. Рама обеспечивает встройку автомобильных весов в полотно дороги. Кабели от датчиков поступают в суммирующую коробку, из которой выходит 6-проводный кабель для подключения к весоизмерительному прибору.

Особенности таких систем:

-низкопрофильная конструкция;

-экономичный и быстровозводимый фундамент;

-неприхотливость и удобство обслуживания;

-широкий температурный диапазон эксплуатации (от -30 до +40 С);

-четыре тензодатчика;

-повышенная защита от внешней среды за счет покрытия платформы цинком (на заказ);

-гарантийный срок эксплуатации - 1 год.

При этом система обладает рядом функций, таких как:

-индикация нагрузки на весовую платформу;

-суммирование нагрузки;

-регистрация скорости проезда;

-установка на нуль автоматически и вручную;

-вывод результатов взвешиваний на печать;

-интерфейс RS485 для связи с компьютером (скорость до 9600бод);

-диагностирование состояния весов и процесса взвешивания с выдачей сообщений и кодов ошибок.

Следующее устройство для измерения веса, в диапазоне от 20 до 100 кг.[4-5] представляет собой тензометрическое весоизмерительное электронное устройство (ТВЭУ) позволяет получить систему для взвешивания любых технологических емкостей от 20 кг до 100 кг с минимальными затратами. Комплект оборудования ТВЭУ состоит из тензодатчиков, узлов встройки и весового терминала. Благодаря широкому выбору тензодатчиков любую технологическую емкость – бак, смеситель, бункер, силос, мясорубку или реактор – можно оснастить ТВЭУ и получить при этом минимальное отклонение от реального веса продукта. ТВЭУ применяется для статического и, в отдельных случаях, динамического взвешивания. Области применения: строительная, мясоперерабатывающая, пищевая, химическая, целлюлозо-бумажная, атомная и другие отрасли промышленности.

Особенности устройства:

-более высокая точность измерения по сравнению с расходомерами и уровнемерами;

-минимальные затраты – в качестве грузоприемного устройства можно использовать существующую конструкцию;

-большой выбор конструктивных исполнений силопередающих устройств и тензодатчиков обеспечивает возможность встройки в любое технологическое устройство с минимальной доработкой;

возможность проведения калибровки и Госповерки системы на предприятии-изготовителе;

время пуско-наладки – от 2 часов (при предварительной подготовке).

Измерительные системы более маленького измеряемого диапазона основываются на использовании тензочувствительных датчиков с необходимой чувствительностью [6]. Особенностью данных систем контроля может быть в подборе типа датчиков для измеряемого диапазона, и как следствие этого возникновение погрешности измерения равной величине дискретизации. Все имеющиеся на сегодняшний день системы контроля веса обладают возможностью сопряжения их с персональным компьютером (далее ПК), что является практически обязательным требованием к любым системам измерения, в связи с этим возникает необходимость в доработке технического задания и проектирование устройства с возможностью подключения к ПК.

^ 2. Техническое задание на проектирование

В соответствии с поставленной целью и задачами, а также на основе имеющихся в литературе данных была осуществлено конкретизация технического задания. Система контроля веса должна иметь:

- клавиатуру с цифрами 0-9 и клавишей ввода;

- 8 семисегментных индикаторов: 4 отображают вес с точностью до грамма, по 4 для отображения цены и стоимости товара;

- усилитель сигнала с датчика веса и АЦП для оцифровки данных.

Диапазон измеряемого веса от 0 до 250 кг, давление соответственно от 0 до 10 кПа. Погрешность, должна составлять не более 0,5 %, Напряжение питания – 5 В.Связь с ПК, через RS – 232.

При использовании микропроцессорного комплекта серии К580 устройство управления весами кроме центрального процессора (пять микросхем) должно включать в себя параллельный интерфейс, программируемый таймер, ПЗУ для хранения прикладной программы и ОЗУ для организации стека.

Предпочтительнее использование однокристальных микроконтроллеров, где все перечисленные устройства реализованы в одной микросхеме и требуется лишь один источник питания. Наиболее оптимальное решение получается при применении микроконтроллеров Atmel AVR с гибкой и развитой системой команд и множеством вспомогательных функций, среди которых присутствуют 8- и 16-разрядные таймеры и 10-разрядные АЦП. Кроме того, эти контроллеры изготовлены по технологии КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник), что обеспечивает экономичное потребление тока.
^ 3. Конструкторский раздел

3.1. Построение структурной схемы

Согласно техническому заданию, в электронные весы должны входить следующие компоненты:

Датчик давления – первичный преобразователь давления в электрическое напряжение

Индикатор – элемент, отображающий значение веса в виде десятичных цифр

Микроконтроллер – элемент, управляющий электронными весами, т.е. опрашивающий датчик с некоторой периодичностью и преобразующий его аналоговый электрический сигнал в цифровой, А также выводящий это значение на индикатор

Батарея питания – элемент, питающий электронные весы.

Структурная схема электронных весов представлена на рисунке 1.


Рисунок 1. Структурная схема системы контроля веса

Разработка принципиальной электрической схемы будет осуществляться на основе предложенной структурной схемы.
^ 3.2. Выбор элементной базы
Для электронных весов необходимо выбрать следующие компоненты:

Датчик давления;

Индикатор;

Микроконтроллер.
3.2.1. Выбор датчика

Как уже было сказано во введении необходимо выбрать не датчик веса, а датчик давления. Рассчитаем необходимые параметры. Для начала вычислим диапазон измеряемого давления. Давление это отношение силы давления к площади соприкосновения. В нашем случае сила давления – это сила тяжести, вычисляемая по формуле 1:

F=mg, (1)

где m-масса объекта,

g-ускорение свободного падения, равное, для нашего региона 9,8 м/c2.

Площадь прикосновения в нашем случае равна площади пластины, лежащей на подушке, т.е. 0,25 м2 . Согласно техническому заданию измеряемая масса может быть в диапазоне от 0 до 250 кг, давление соответственно от 0 до 10 кПа. Погрешность, должна составлять не более 0,5%

Напряжение питания – 5 В.

Существуют разнообразные датчики давления [7]:

Датчик абсолютного давления. Абсолютное давление, - барометрическое давление, измеряется относительно вакуума во встроенной в кристалл датчика полости.

Датчик дифференциального давления. Дифференциальное давление, -падение давления в регуляторе тяги или на фильтре в воздушном канале, измеряется подачей давления с противоположных сторон чувствительного элемента датчика.

Датчик относительного давления. Относительное давление, как в случае измерения кровяного давления, является частным случаем дифференциального, в котором в качестве давления сравнения служит атмосферное давление.

В нашем случае нужно выбрать датчик абсолютного давления. Рассмотрим датчик DMP330H, имеющий следующие характеристики [8]:

Диапазон измерений – от 0..100 кПа до 0..16 МПа,

Относительная погрешность – 1%,

Выходной сигнал – 4..20 мА или 0..10 В,

Температура -25..85 °С,

Напряжение питания – 12..36 В;

Данный датчик не удовлетворяет требованиям, т.к. напряжение питания у него не 5 В.
Рассмотрим датчик DMP331, имеющий следующие характеристики [9]:

Диапазон измерений – от 0..4 кПа до 0..4 МПа,

Относительная погрешность – 0,35%,

Выходной сигнал – 4..20 мА или 0..10 В,

Температура -25..125 °С,

Напряжение питания – 14..36 В;

Данный датчик не удовлетворят требованиям, т.к. напряжение питания у него не 5 В.
Рассмотрим датчик DMP341, имеющий следующие характеристики [4]:

Диапазон измерений – от 0..0,6 кПа до 0..10 кПа,

Относительная погрешность – 1%,

Выходной сигнал – 4..20 мА или 0..10 В,

Температура -40..125 °С,

Напряжение питания – 12..36 В;

Данный датчик не удовлетворяет требованиям, т.к. напряжение питания у него не 5 В.
Рассмотрим датчик DPS100, имеющий следующие характеристики [5]:

Диапазон измерений – от 0 до 6 кПа,

Относительная погрешность – 1%,

Выходной сигнал – 4..20 мА или 0..10 В,

Температура 0..60 °С,

Напряжение питания – 19..31 В;

Данный датчик не удовлетворяет требованиям, т.к. не обеспечивает необходимого диапазона измеряемого давления и напряжение питания у него не 5 В.

Рассмотрим датчик MPX5010 GVP, имеющий следующие характеристики [7]:

Диапазон измерений – от 0 до 10 кПа,

Относительная погрешность – 0,1%,

Выходной сигнал – 0..5 В,

Температура -40..125 °С,

Напряжение питания – 5 В;

Данный датчик подходит по всем критериям, внешний вид датчика представлен на рисунке 2 и 3.


Рисунок 2. Внешний вид датчика



Рисунок 3. Схема датчика
Датчик оснащён схемой нормализации выходного напряжения, представленной на рисунке 4, которая реализована посредством четырёхкаскадного биполярного линейного усилителя с использованием тонкоплёночной технологии и интерактивной лазерной подгонкой. Выбор датчика для измерения веса в другом диапазоне производится по аннологичным критериям.



Рисунок 4. Принципиальная схема нормализации выходного напряжения

^ 3.2.2. Выбор цифрового индикатора

Согласно техническому заданию, индикатор должен отображать значения веса от 0 до 250 кг., с точностью 0,5 %, а значит индикатор должен быть четырёхразрядным и иметь десятичную точку. Входное напряжение – 5 В. Существуют следующие виды индикаторов:

- Семисегментные индикаторы – индикаторы, у которых управляется каждый сегмент, схема индикатора представлена на рисунке 5:


Рисунок 5. Семисегментный индикатор
- Двоично-десятичные индикаторы – индикаторы, управляемые шестнадцатеричным кодом, т.е. могут выводиться числа от 0 до 9 и буквы английского алфавита от A до F, внешний вид индикатора представлен на рисунке 6:


Рисунок 6. Двоично-десятичный индикатор
- Индикаторы с динамической индикацией – индикаторы, у которых все разряды выводятся по очереди (минимальная частота обновления 30 Гц), внешний вид индикатора представлено на рисунке 7:



Рисунок 7. Индикатор с динамической индикацией
Для электронных весов выбраем семисегментный индикатор, имеющий четыре разряда.

Рассмотрим индикатор LFD2110-XX, имеющий следующие характеристики [13]:

Число разрядов – 4,

Входное напряжение –1, 5..3 В

Высота цифр – 7 мм;

Данный индикатор не удовлетворяет требованиям, т.к. входное напряжение не 5 В.
Рассмотрим индикатор LFD3162-XX, имеющий следующие характеристики [13]:

Число разрядов – 4,

Входное напряжение –1, 5..3 В

Высота цифр – 9,2 мм;

Данный индикатор не удовлетворяет требованиям, т.к. входное напряжение не 5 В.

Рассмотрим индикатор LFD3164-XX, имеющий следующие характеристики [13]:

Число разрядов – 4,

Входное напряжение –1, 5..3 В

Высота цифр – 9,2 мм;

Данный индикатор не удовлетворяет требованиям, т.к. входное напряжение не 5 В.
Рассмотрим индикатор DE-119, имеющий следующие характеристики [14]:

Число разрядов – 4,

Входное напряжение –5 В

Высота цифр – 12,7 мм;

Данный индикатор подходит по всем критериям. Он является жидкокристаллическим, эти индикаторы характеризуются низким энергопотреблением по сравнению со светодиодными, но у них есть и недостатки: плохая видимость пли плохом освещении, плохая работоспособность при низкой температуре. Индикатор DE-119 имеет вид представленный на рисунке 8:



Рисунок 8. Габаритные размеры индикатора DE-119
^ 3.2.3. Выбор микроконтроллера

Микроконтроллер для электронных весов должен иметь встроенный десятиразрядный АЦП (Аналогово-цифровой преобразователь), четыре восьмиразрядных порта ввода/вывода, напряжение питания 5 В.

Существуют разнообразные виды управляющих микроконтроллеров [15]. Контроллеры классифицируют по разрядности:

Четырехразрядные – самые простые и дешёвые устройства, предназначенные для замены несложных схем на “жёсткой” логике в системах с невысоким быстродействием. Типичные случаи применения- часы, калькуляторы, игрушки, простые устройства управления.

Восьмиразрядные – наиболее многочисленная группа (оптимальное сочетание цены и возможностей). К этой группе относятся микроконтроллеры серии MCS-51 (Intel) и совместимые с ними: PIC (MicroChip), HC68 (Motorola), Z8 (Zilog) и др.

Шестнадцатиразрядные – MCS-96 (Intel) и др. – более высокопроизводительные, но более дорогостоящие и менее распространённые.

Тридцатидвухразрядные – обычно являющиеся модификациями универсальных микропроцессоров, например i80186 или i386EX.

Для электронных весов будем выбирать восьмиразрядный микроконтроллер семейства MCS-51, т.к. это семейство является несомненным чемпионом по количеству разновидностей и количеству компаний, выпускающих его модификации.

Рассмотрим микроконтроллер AT80C5112, имеющий следующие характеристики [16]:

ПЗУ – нет,

Напряжение питания – 2,7-5,5 В,

Порты ввода/вывода – 3,

Рабочая частота – 60 МГц,

16-разрядный таймер – 2,

АЦП – нет,

UART – нет;

Данный микроконтроллер не удовлетворяет требованиям, т.к. не обладает АЦП.
Рассмотрим микроконтроллер AT89LV52, имеющий следующие характеристики [16]:

ПЗУ – 8 Кб,

Напряжение питания – 2,7-5,5 В,

Порты ввода/вывода – 5,

Рабочая частота – 16 МГц,

16-разрядный таймер – 3

АЦП – нет,

UART – 1;

Данный микроконтроллер не удовлетворяет требованиям, т.к. не обладает АЦП.
Рассмотрим микроконтроллер 5.0.4.8XC51GB, имеющий следующие характеристики [15]:

ПЗУ – нет,

Напряжение питания – 5 В,

Порты ввода/вывода – 6,

Рабочая частота – 12 МГц,

16-разрядный таймер – 3

АЦП – 8-разрядов,

UART – 2;

Данный микроконтроллер не удовлетворяет требованиям, т.к. обладает 8-разрядным АЦП.
Рассмотрим микроконтроллер AT89C5AC2, имеющий следующие характеристики [17]:

ПЗУ – 32 Кб,

Напряжение питания – 3-5,5 В,

Порты ввода/вывода – 5,

Рабочая частота – 20 либо 40 МГц,

16-разрядный таймер – 3

АЦП – 10 разрядов,

UART – 1;

Данный микроконтроллер подходит по всем критериям. Помимо вышеперечисленных характеристик AT89C5AC2 обладает:

ОЗУ 256 байт на кристалле,

PCA – Программируемый массив счётчиков,

Диапазон рабочих температур -40 – 85 °С.
^ 3.3. Разработка принципиальной электрической схемы

3.3.1. Подключение датчика и индикатора к микроконтроллеру

На принципиальной электрической схеме должны быть отражены все электрические связи, т.е. датчика с микроконтроллером, микроконтроллера с индикатором, источника питания с датчиком и микроконтроллером [17 - 19]. Также должна быть отражена кнопка “Reset”, сбрасывающая микроконтроллер [20].

Список выводов датчика давления представлены в таблице 1:
Таблица 1. Распиновка датчика давления

Название

Описание

Номер

Vcc

К этому выводу подключается напряжение питания (5 В)

3

+Vout

Выходной сигнал

2

-Vout

Выходной сигнал

4

Gnd

Заземление

1


Вывод Vcc подсоединим к источнику питания, +Vout к 7 каналу АЦП, -Vout к контакту VAGND АЦП, Gnd к “земле”.

Список выводов микроконтроллера [19- 22] представлены в таблице 2:

Таблица 2. Распиновка микроконтроллера

Название

Описание

Номер

Vcc

Напряжение питания

42

VAREF

Опорное напряжение для АЦП

2

AN0..AN7

Входы АЦП

3..10

XTAL1

Подключение кварцевого резонатора

41

XTAL2

Подключение кварцевого резонатора

40

Gnd

Заземление

43

VAGND

Аналоговая земля

1

P0

Порт ввода/вывода

30..37

P1

Порт ввода/вывода

3..10

P2

Порт ввода/вывода

29..22

P3

Порт ввода/вывода

12..19

P4

Порт ввода/вывода

20,21

Rst

Вход сброса микроконтроллера

44


К выводу опорного напряжения VAREF (это будет максимальное значение входного напряжения, т.е. “111111111b”) подключим 5 В.

К выводу напряжения питания Vcc подключим также 5 В.

Вывод Gnd подключим к “земле”.

На схеме присутствует кнопка “Reset”, сбрасывающая микроконтроллер (выполнение программы начинается сначала), это необходимо в случае зацикливания программы или какого-нибудь другого сбоя.

К порту P0 подключим 2-й разряд индикатора (сотни), сегменты с “a” по “g” (см. рисунок 9). Если на соответствующем выводе P0 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет.

К порту P1 подключим 1-й разряд индикатора (десятки), сегменты с “a” по “g” (см. рисунок. 9). Если на соответствующем выводе P1 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет.

К порту P2 подключим 0-й разряд индикатора (единицы), сегменты с “a” по “g” (см. рисунок 9). Если на соответствующем выводе P2 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет. К выводу P2.7 вход десятичной точки 0-го разряда.

К порту P3 подключим -1-й разряд индикатора (десятые), сегменты с “a” по “g” (см. рисунок 9). Если на соответствующем выводе P0 “единица”, то сегмент светится, если “ноль”, то нет.

На рисунке 9 представлена принципиальная электрическая схема устройства.



Рисунок 9. Принципиальная электрическая схема устройства
Номера выводов и их описание представлены в таблице 3

Таблица 3. Распиновка индикатора

Описание

Вывод

4A

21

4B

20

4C

19

4D

18

4E

17

4F

22

4G

23

3A

25

3B

24

3C

15

3D

14

3E

13

3F

26

3G

27

2A

30

2B

29

2C

11

2D

10

2E

9

2F

31

2G

32

DP3

16

1A

35

1B

34

1C

7

1D

6

1E

5

1F

36


При использовании контроллера фирмой-производителем [20, 21] рекомендовано использовать параллельно каждой паре выводов питания подсоединять помехозащищающий конденсатор емкостью не менее 1мкФ. На схеме эти конденсаторы обозначены C1 и C2, выбран тип К10-17–10В–1мкФ10%. Между линией RESET и плюсом питания подключается резистор с типовым значением 10 кОм (на схеме – R1), между линией RESET и минусом питания – конденсатор емкостью 1мкФ (на схеме – C4). Такая схема позволяет избежать ложного сброса микроконтроллера.

Для усиления сигнала с датчика веса следует применить измерительный усилитель. Схема такого устройства часто включает в себя несколько операционных усилителей, но может выпускаться в интегральном исполнении. В качестве измерительного усилителя выбрана микросхема INA128, которая в качестве дополнительных пассивных элементов требует только резистор для регулирования коэффициента усиления (на схеме – R2), определяемый по формуле 2:

, (2)

где K – требуемый коэффициент усиления.

Например, при K=100 рассчитанное по формуле значение RG равно 505 Ом, оно округляется до значения из ряда номиналов E6, равное 510 Ом. Лучше применять подстроечный резистор с целью калибровки коэффициента усиления.

В клавиатурной матрице опрашиваемые линии должны быть подтянуты к плюсу питания через резисторы, типовое значение которых равно 10кОм (на схеме – R4–R6).

Для отображения информации выбраны семисегментные индикаторы SA04-11 с общим анодом, каждый из которых потребляет максимальный ток 160мА, каждый сегмент потребляет ток Iсег=20мА. Сопротивление, ограничивающее ток линии PD7, рассчитывается по формуле:

, (3)

Округляя значение сопротивления до стандартного, получаем R3=130Ом.

Выход дешифратора К1564ИД5, разрешающий работу отдельно взятого индикатора, не обеспечивает такого тока, поэтому следует применить схему с усилительным каскадом, изображенную на рисунке 10. Работа семисегментного индикатора разрешена, когда с выхода дешифратора приходит низкий уровень. При этом между базой и эмиттером транзистора подается смещение, задаваемое делителем напряжения, состоящим из резисторов R1 и R3, включенного параллельно с сопротивлением эмиттерного перехода со стороны базы. Резистор R2 ограничивает ток.

Рисунок 10. Схема согласования по току дешифратора с семисегментным индикатором
Для данной схемы можно выбрать транзистор К501 с максимальным током коллектора 300мА.

Если принять ток через R3 равным току базы, то величина этого сопротивление определиться по формуле 4:

(4)

где  – коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером, для К501 можно принять равным 50;

Uбэ – напряжение, необходимое для открытия транзистора, обычно равно (0,8..0,9)В;

Iк – ток коллектора, в данном случае равен току, потребляемому индикатором;

Rбэ – сопротивление эмиттерного перехода со стороны базы.

.

Округляя значение сопротивления до стандартного, получаем R3=300Ом.

R1 рассчитывается по формуле:

, (5)

где Uп – напряжение питания.



Округляя значение сопротивления до стандартного, получаем R1=680Ом

R2 рассчитывается по формуле 6:

, (6)

где Uд – падение напряжение на индикаторе, равно 2,5В.

Выводы 4 микросхемы К514ИД1, 18 и 19 микросхемы К1564ИД5 подсоединяются к минусу питания для разрешения их работы.

Извне на устройство управления через разъем XP1 подаются: сигнал датчика, напряжение питания +5В, -5В (для усилителя), общий провод питания.

  1   2   3   4   5   6

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание на проектирование систем кондиционирования. Капитальный...
Данное техническое задание на проектирование систем, кондиционирования воздуха (рабочую документацию) выполнить при следующих технических...

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconКомплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание...
АС) для автоматизации различных видов деятельности (управление, проектирование, исследование и т п.), включая их сочетания, и устанавливает...

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание на проектирование в соответствии с требованиями...
Состав и стоимость проектной документации на разработку общественных и административных зданий Sобщ 2000 5000м2

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание Назначение разработки Наименование: Разработка...
Целью работы является анализ предложенных фирмами средств, для решения задач учета и анализа, среди представленных на российском...

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание на проектирование объекта: «Блок входных сепараторов...
Оао «нк «Роснефть» и Постановлением Правительства РФ от 16. 02. 2008 г. №87 «О составе разделов проектной документации и требованиях...

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание по объекту: «Разработка и согласование рыбохозяйственного...
Принять согласно утвержденным техническим требованиям на проектирование по объектам

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание Аннотация Содержание Техническое задание 2 Аннотация...
Исследование предметной области разрабатываемого модуля многомерного анализа данных 35

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание Аннотация Содержание Техническое задание 2 Аннотация...
Исследование предметной области разрабатываемого модуля многомерного анализа данных 34

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание Аннотация Содержание Техническое задание 2 Аннотация...
Исследование предметной области разрабатываемого модуля многомерного анализа данных 35

Техническое задание на проектирование 10 Конструкторский раздел 11 iconТехническое задание Аннотация Содержание Техническое задание 2 Аннотация...
Исследование предметной области разрабатываемого модуля многомерного анализа данных 35

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница