48820

Датчики в курсовом проектировании

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Подробную информацию о датчиках легко найти в Интернете по их названиям Датчики температуры с выходным сигналом в виде напряжения Марка Диапазон измеряемых температур C Напряжение питания V Чувствительность мВ C Диапазон выходных напряжений В Потр. Схема подключения датчика к усилителю с возможным условным обозначением датчика предлагается ниже. Подключение датчика к внешней цепи Если входное сопротивление усилителя не будет велико десятки килоом то сопротивление R1 необходимо включить в состав входного сопротивления. Возможное...

Русский

2013-12-15

349.5 KB

5 чел.

Датчики в курсовом проектировании

Предлагаются краткие сведения о параметрах используемых в проектах датчиков, их возможных условных обозначениях и способах подключения их к входным усилителям. (Подробную информацию о датчиках легко найти в Интернете по их названиям)

Датчики температуры с выходным сигналом в виде напряжения

Марка

Диапазон измеряемых температур, ºC

Напряжение питания, V

Чувстви-тельность, мВ/ ºC

Диапазон выходных напряжений, В

Потр. ток, мА

AD22100

-50 ºC…+150 ºC

(+4…+6)В при номинале +5В

+22,5 при V=+5V

0,25В при -50 ºC,

4,75 при +150 ºC

<0,6

AD22103

0 ºC …+100 ºC

(+2,7…+3,6)В при номинале +3,3В

+28 при V=+3,3В

0,25В при 0 ºC,

3,05В при +100 ºC

<0,6

Датчики питаются однополярным положительным напряжением V. Будем считать, что питание обеспечивается равным номиналу. (Если это окажется несправедливым, то это можно учесть при начальной калибровке прибора в виде подстроек масштаба (коэффициента усиления усилителя) и смещения нуля с помощью потенциометров (как в курсовом проекте) или в цифровом виде при использовании возможностей процессора или контроллера, которые будут принимать сигнал с выхода усилителя.)

Схема подключения датчика к усилителю с возможным условным обозначением датчика предлагается ниже.

Подключение датчика к внешней цепи

Если входное сопротивление усилителя не будет велико (десятки килоом), то сопротивление R1 необходимо включить в состав входного сопротивления. Возможное подключение датчика предлагается ниже.

Возможное подключение датчика к усилителю

Расчёт всей схемы рассмотрен в лабораторной работе №9. Необходимо учесть, что резисторы R1, R2 составляют сопротивление одного резистора на входе усилителя. В качестве источника отрицательного напряжения можно использовать источник, удобный для вашего применения (например, +5В или +15В). Питание датчика может быть задано от стабилизатора напряжения типа 78L05, если требуется напряжение +5В, или от микросхемы стабилизатора напряжения на 3,3В в другом случае, которую можно найти в каталоге фирмы ADAnalog Devices.

 

Датчики температуры с выходным сигналом в виде тока

Марка

Диапазон измеряемых температур, ºC

Напряжение питания, V

Чувстви-тельность, мкА/ ºC

Ток при 25 ºC (+298,2K), мкА

AD590

-55 ºC…+150 ºC

(4…30)В

1

298,2

AD592

-25 ºC …+105 ºC

(4…30)В

1

298,2

С ростом температуры ток через датчик увеличивается с каждым градусом на 1 мкА. При температуре 0ºC ток будет равен 273,2мкА, а при 100ºC ток будет равен 373,2мкА. Для нормальной работы датчика необходимо обеспечить на его выводах разность потенциалов, лежащую в диапазоне (4…30)В. Возможное схемное решение усилителя с подключенным датчиком предложено ниже.

Питание схемы можно осуществить от стабилизатора постоянного положительного напряжения E1=5В. Поскольку усилитель за счёт отрицательной обратной связи (резистор R2) формирует на инвертирующем входе нулевой потенциал с учётом правила расчёта (U-=U+), питание датчика (то есть разность потенциалов между входами + и – микросхемы DA1) оказывается в диапазоне (4…30)В, что и требуется для его нормальной работы. Расчёт схемы предложен в лабораторной работе №9.

Датчики температуры с выходным сигналом в виде тока HEL-705

Датчики HEL-705 имеют при температуре 0ºC сопротивление 1000Ом и при росте температуры их сопротивление линейно растёт. Чувствительность датчика равна 3,7Ома/ ºC. То есть для температуры T с учётом знака сопротивление будет равно: . Диапазон измерения для выбранного датчика равен –200ºC … +260ºC. В серии датчиков HEL700 имеются датчики с разными параметрами. В принципе эти датчики представляют высокоомный провод с заданным температурным коэффициентом сопротивления, который рассчитан на широкий температурный диапазон работы.

Вариант подключения датчика к усилителю предлагается ниже.

Подключение датчика HEL700 к усилителю

Расчёт начинается с определения предельных значений сопротивлений датчика при заданных температурах и составлению двух уравнений для расчёта сопротивлений R1, R2.

Датчики ускорения (акселерометры) ADXL103

Питаются однополярным напряжением положительной полярности. Если напряжение питания равно E, то выходной сигнал формируется относительно напряжения, равного половине напряжения питания, то есть относительно напряжения E/2. Если ось измерения датчика расположить перпендикулярно поверхности Земли, то датчик даст приращение напряжения на выходе относительно E/2 величиной в 1В. Если датчик перевернуть, то получим то же приращение напряжения, но противоположной полярности.  То есть, если питающее напряжение равно 5В, то в предложенном эксперименте будем получать два уровня напряжения: +3,5В и +1,5В.

Выходное сопротивление микросхемы равно 32кОм. Выход соединяется с общим проводом конденсатором, ёмкость которого зависит от требуемой полосы пропускания. При этом на выходе образуется интегрирующая цепь с сопротивлением резистора R=32кОма и выбираемой ёмкостью конденсатора C. Полоса пропускания окажется равной f=1/2πRC. Диапазон используемых емкостей постирается от 2000пФ при граничной частоте 2000Гц до 4,7мкФ при частоте 1Гц. Выберем ёмкость конденсатора 0,1мкФ. Параметры датчика предлагаются в таблице.

Марка

Диапазон измеряемых ускорений, выраженный в ускорениях свободного падения g≈9,8м/сек2

Напряжение питания, V

Чувстви-тельность, мВ/ g

Ток потребления, мА

ADXL103

±1,5

5В±5%

1000

<1,1

Чтобы полоса соответствовала расчётной величине необходимо использовать усилитель с высокоомным входом. В простейшем случае можно добавить на выходе датчика повторитель напряжения, как показано на рисунке. Повторитель реализован на усилителе DA2. А усилитель DA3 обеспечивает требуемое преобразование напряжения с выхода датчика в требуемый диапазон выходных напряжений, Расчёт схемы имеется в лабораторной работе №9.

Схема подключения датчика

Датчики магнитного поля SS49, SS19

Преобразуют магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны плоскости датчика, в напряжение, формируемое с учётом полярности поля относительно середины напряжения питания. Датчик питается от однополярного источника напряжения. Параметры датчиков предложены в таблице.

 

Марка

Диапазон измеряемой напряжённости магнитного поля H, Гаусс

Напряжение питания, В

Чувстви-тельность, мВ/ Гаусс

Ток потребления, мА

Выходной ток, мА

SS19

±400

(4…10)В

0,6…1,25

4

>1

SS49E

±1000

(3…6,5)В

1…1,75

<10

>1

Условное обозначение датчика Холла с возможным вариантом усилителя предложены ниже.

 Датчики освещённости BPW21

При обратном смещении величина тока через фотодиод растёт пропорционально интенсивности E освещения. Световая или Люкс-амперная характеристика является зависимостью тока от освещённости.

Марка  

Диапазон измеряемой освещённости, Люкс

Напряжение питания, В

Чувстви-тельность, нА/ Люкс

Спектральный диапазон света, мкм

BPW21

10-2…105

5,0

9

0,42…0,67

  Возможное схемное решение усилителя предлагается ниже.

 

Вариант подключения фотодиода к усилителю

Исходя из заданных граничных значений освещённости и с учётом чувствительности определяются предельные значения обратного тока через фотодиод VD1. Для этих значений тока составляются два уравнения с учётом заданных в задании граничных выходных напряжений, решение которых позволяет определить сопротивления R1 и R2. Чтобы иметь возможность калибровки прибора последовательно с этими резисторами включают потенциометры, сопротивления которых позволяют менять R1 и R2 в сторону увеличения или уменьшения процентов на (5…10) относительно расчётных сопротивлений.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22488. Навигация и интерфейс в средах виртуальной реальности 510 KB
  Работа посвящена исследованию и сравнительному анализу сред навигации интерфейса в средах виртуальной реальности для систем компьютерной визуализации, предназначенных для представления больших и очень больших объемов информации, генерируемых при супервычислениях. В ходе работы будут предложены средства навигации и интерфейса для виртуальной среды.
22489. ЦЕНТРАЛЬНАЯ РАЙОННАЯ ПОЛИКЛИНИКА. ОБЗОР. ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ, СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ 133 KB
  Повышение роли профилактики заболеваний и формирование здорового образа жизни. Развитие современных медицинских технологий и расширение их доступности. Улучшение финансового обеспечения государственных гарантий бесплатной медицинской помощи. Сглаживание неравенства в доступности медицинской помощи для различных групп населения. Расширение возможностей граждан влиять на систему здравоохранения.
22490. Разработка методик визуализации для представления работы параллельных программ 582 KB
  Объект исследования: система RiDE, разрабатываемая для программирования в параллельных распределённых средах. Цель работы: разработка методик визуализации для представления работы параллельных программ, написанных для системы RiDE. Разработка программы-визуализатора.
22491. Разработка специализированной среды трехмерной динамической визуализации 479.62 KB
  Трехмерная графика реального времени связана с анимацией и интерактивным взаимодействием с пользователем. Одной из первых сфер применения трехмерной графики реального времени были военные авиатренажеры...
22492. Визуальная среда обучения программированию на языке Haskell 450 KB
  Язык программирования Haskell – это «ленивый» функциональный язык программирования с полиморфизмом типов. Основное понятие в нем – это функции. Но функции есть в любом языке программирования! В языках Pascal, Java...
22493. Разработка средств поддержки процесса проектирования интерфейсов 230 KB
  Однако качество цифровых продуктов с точки зрения взаимодействия с пользователем оставляло желать лучшего. Причина кроется в том, что определением конечной формы и поведения программ занимались программисты, ориентированные на качественное и быстрое выполнение технической стороны.
22494. SELECT в SQL Oracle. Основные возможности 335 KB
  1] Основные фразы запроса: SELECT и FROM [3.1] Фраза SELECT [3. В противном случае вы должны иметь привилегию SELECT по отношению к таблице.