86801

Зчитування сигналу з сенсора температури через LPT-порт

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мета: вивчити принципи роботи сенсорів температури, аналогово-цифрового перетворення сигналів, навчитися вимірювати температуру об’єкту за допомогою сенсорів. Завдання: зібрати вимірювальну систему згідно зі схемою, провести вимірювання температури за допомогою термосенсора в режимах нагрівання ...

Украинкский

2015-04-10

481 KB

0 чел.

лабораторна робота № 1

ТЕМА: зчитування сигналу з сенсора температури через LPT-порт

Мета: вивчити принципи роботи сенсорів температури, аналогово-цифрового перетворення сигналів, навчитися вимірювати температуру об’єкту за допомогою сенсорів.

Завдання: зібрати вимірювальну систему згідно зі схемою, провести вимірювання температури за допомогою термосенсора в режимах нагрівання та охолодження, визначити статичні та динамічні параметри сенсора.

Обладнання: пристрій (адаптер) аналогово-цифрового перетворення сигналів „LPT_Sensor_10h”, блок живлення, вольтметр, персональний комп’ютер.

Програмне забезпечення: програма „LPT_Sensor_10s”, середовище програмування Delphi.

Хід роботи:

  1.  Пристрій "LPT_Sensor_10h" під’єднуємо до комп’ютера за допомогою стандартного кабелю принтера, вмикаємо живлення плати (напруга 4,5 В, полярність «+»). Запускаємо керуючу програму „LPT_Sensor_10s”  на виконання.
  2.  Тумблером S2 на платі пристрою встановлюємо значення режиму „Т”, в якому сигнал на АЦП подається з термосенсора.
  3.  Зчитуємо два значення напруги з термосенсора командою „Зчитати_U” при розміщенні сенсора на пристрої в початковому положенні.

U1=1,4084В;     U2=1,4164В

Оскільки резистивний дільник зменшує напругу з термосенсора в kU=2.11 разів (для пристрою „LPT_Sensor_10h_1”), тому дійсна напруга на виході термосенсора

Ut1 = U1  kU  = 1,4084  ∙ 2,11 = 2,971724 В

Ut2 = U2  kU  = 1,4164  ∙ 2,11 = 2,988604 В

На основі формули (1.3) абсолютна температура  сенсора

1=UtkT =  2,971724 В / 0,01 В/ºК =297,1724 ºК

2=UtkT =  2,971724 В / 0,01 В/ºК =297,1724 ºК

У градусах Цельсія

1= TК – 273 = 297,1724 ºК – 273 =25,1724ºС

1= TК – 273 = 298,8604 ºК – 273 =26,8604ºС

Таблиця 1

U

    Ku

     Ut

      kt

    TK

  TC

1,4084

   2,11

2,971724

   0,01

297,1724

25,1724

1,4164

   2,11

2,988604

   0,01

298,8604

26,8604

  1.  Вимірюємо з допомогою сенсора температуру нагрівача у часі t. Тумблером S1 вмикаємо нагрівач сенсора два рази: на 1 с та 1 с, інтервал між нагріванням вибираємо рівним 1 с. Виміри проводимо при частоті дискретизації fd = 20 Гц, відповідно час дискретизації Time_Discret=50 мс. Кількість точок QI =501, тобто номер виміру i=1,... ,QI. На основі значень UN(t) обчислюємо QI=501 значень дійсної напруги UNT(t) на виході термосенсора (рис. 1). Враховуючи зв’язок напруги на сенсорі та його температури, розраховуємо на основі UNТ(t) залежність TСN(t) температури у градусах Цельсія від часу (рис.2). Приклад розрахунку для перших 10 вимірів показано в таблиці 1.

Рис.1 Залежність напруги на виході термосенсора від  часу UNТ(t) при короткочасному нагріванні термосерсора

Рис.2 Залежність температури термосенсора від  часу ТСN(t) при короткочасному нагріванні термосерсора

Розрахунок значень температури при короткочасному нагріванні

Таблиця 2

T

U

Ku

Kt

Ut

TK

TC

1

0

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

2

0,025

1,4145

2,11

0,01

2,984595

298,4595

26,4595

3

0,05

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

4

0,075

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

5

0,1

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

6

0,125

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

7

0,15

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

8

0,175

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

9

0,2

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

10

0,225

1,4151

2,11

0,01

2,985861

298,5861

26,5861

  1.  Виміряємо за допомогою сенсора температуру нагрівача у часі t при тривалолому нагріванні. Тумблером S1 вмикаємо нагрівач сенсора через 3 с після команди „Пуск” на час tN=1 с. Виміри проводимо при частоті дискретизації fd = 2 Гц (кількість точок QI =201). Отриману екранну форму з графіком напруги на вході АЦП US(t) вставляємо у звіт (рис. 3), залежність US(t) зберігаємо у файлі.

Рис.3 Залежність напругина вході АЦП від  часу при тривалому нагріванні термосерсора

Рис.4 Залежність напруги на виході термосенсора від  часу при нагріванні термосерсора терморезистором

Рис.5 Залежність температури термосенсора від  часу при нагріванні термосерсора терморезистором

                                                                                            Таблиця 3

        T

       U

     Ku

      Kt

     Ut

      TK

      TC

0

1,3718

2,11

0,01

2,894498

289,4498

17,4498

1

1,3724

2,11

0,01

2,895764

289,5764

17,5764

1,5

1,3724

2,11

0,01

2,895764

289,5764

17,5764

2

1,373

2,11

0,01

2,89703

289,703

17,703

2,5

1,373

2,11

0,01

2,89703

289,703

17,703

3

1,373

2,11

0,01

2,89703

289,703

17,703

3,5

1,3736

2,11

0,01

2,898296

289,8296

17,8296

4

1,3803

2,11

0,01

2,912433

291,2433

19,2433

4,5

1,3858

2,11

0,01

2,924038

292,4038

20,4038

5

1,3791

2,11

0,01

2,909901

290,9901

18,9901

  1.  Визначаємо основні параметри АЦП.

Визначимо роздільну здатність за формулою hU = U0/ (2n -1)

hU = 1,3718В/ (212 -1) = 0,000334993895 В

Абсолютна похибка рівна ΔU = h/2:

ΔU = 0,000334993895 В/2= 0,0001674969475 В

  1.  Визначаємо статичні характеристики пристрою на основі параметрів АЦП (розрахунки провести самостійно; спочатку записати формулу, потім підставити в неї числові значення величин, виконати обчислення і записати результат).

Роздільна здатність за температурою hT=hU·T/UT:

hT=0,000610501 В ·17,4498°С / 2,894498В = 0,0036804725206°С

Абсолютна похибка за температурою ΔTU·T/UT

ΔT = 0,0001674969475 В · 17,4498 °С / 2,894498 В = 0,0010097737965 °С

 

  1.  Визначаємо динамічні характеристики термосенсора на основі залежності (рис.6) графічно, а також на основі числових значень

Значення напруги Umax досягається за

tmax = 4.18 c – 3c = 1.18 c.

Значення напруги Umin досягається за

tmin = 4.9 c4.18 c = 0.72c.

Рис.6 Динамічні характеристики термосенсора

  1.  Для програмного моделювання сигналів встановлюємо перемикач „Simulation/ Модель”, на формі „ADC_Simulation/ АЦП_Моделювання”  перемикачем S2 вибираємо режим „Т” (термосенсор). Встановлюємо згідно варіанту середнє значення вхідної напруги US=0.4 В, амплітуду випадкової складової напруги URndS=0,1 В, час дискретизації – 50 мс. Зчитуємо командою „Пуск” два графіки залежностей: U10(t) та U100(t), для 10 та 100 точок відповідно (рис. 7).

а)

б)

Рис.7 Фрагменти форми програми з графіками, отриманими в режимі моделювання:  а) U10(t) ; б) U100(t)

Отримані графіки записуємо у файли, відкриваємо їх в MS Excel і обчислюємо:

 1) середні значення UC10 = 0.39199 В; UC100=0.399122 В;

 2) середні квадратичні відхилення US100,0604В; US100= 0,0989В


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8220. Педагогика как наука. Ее предмет, задачи, отрасли педагогического знания, связь педагогики с другими науками 15.54 KB
  Педагогика как наука. Ее предмет, задачи, отрасли педагогического знания, связь педагогики с другими науками. Объектом науки является человек. Предметом изучения педагогики как науки является процесс и одновременно результат взаимодействия человека ...
8221. Методы научно-педагогических исследований. Раскройте одну из методик изучения проблемы обучения или воспитания 14.68 KB
  Методы научно-педагогических исследований. Раскройте одну из методик изучения проблемы обучения или воспитания. Метод - это способ изучения ситуации. Методология - учение о принципах, формах, способах научной деятельности. Методы: теоретич...
8222. Личность как педагогическая категория. Сущность развития. Факторы формирования личности 14.6 KB
  Личность как педагогическая категория. Сущность развития. Факторы формирования личности. Личность - человек, обладающий набором качеств, помогающих ему раскрыться в обществе. Развитие личности происходит по 3 направлениям: биологическому, психо...
8223. Педагогические возможности общения и различных видов деятельности 18.19 KB
  Педагогические возможности общения и различных видов деятельности. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБЩЕНИЕ - общение между педагогом и учащимся, в ходе которого педагог решает учебные, воспитательные и личностно- развивающиеся задачи психологическое пространство, в...
8224. Основные направления развития и модернизации образования в России на современном этапе 15.77 KB
  Основные направления развития и модернизации образования в России на современном этапе. Необходимость:1) диктуется устаревшим и перегруженным содержанием школьного образования. 2) Не отвечает требованиям времени. 3) Неготовность ученика найти для се...