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

8191. Понятие о дидактике и ее исследование в педагогике 25.93 KB
  Понятие о дидактике и ее исследование в педагогике В главе о сущности и общих закономерностях воспитания показано, что важнейшим его аспектом является овладение личностью той стороной общественного опыта, которая включает в себя знания, практические...
8192. Содержание образования и основные тенденции его формирования на современном этапе развития общества 20.86 KB
  Содержание образования и основные тенденции его формирования на современном этапе развития общества Под содержанием образования понимают совокупность знаний, умений и навыков, которые должны усвоить ученики. При этом ЗНАНИЯ - это результат...
8193. Принципы обучения 14.75 KB
  Принципы обучения По-латыни principium - основа, первоначало. В педагогике под принципами понимают систему базовых идей педагогического процесса.. Дидактические принципы можно рассматривать с трех сторон: Во-первых, это система требований к орг...
8194. Метод как многомерное явление 54.51 KB
  Метод как многомерное явление Поиск ответа на традиционный дидактический вопрос - как учить - выводит нас на категорию методов обучения. Без методов невозможно достичь поставленной цели, реализовать намеченное содержание, наполнить обучение познават...
8195. Формы организации обучения и их развитие в дидактике. урок как основная форма школьного обучения 22.81 KB
  Формы организации обучения и их развитие в дидактике. урок как основная форма школьного обучения 1. Понятие о формах организации (организационных формах) обучения. Соотношение между формами организации обучения и его методами Осуществление обучения ...
8196. Урок как основная форма обучения и воспитания 35.44 KB
  Урок как основная форма обучения и воспитания Классно-урочную форму организации обучения отличают следующие особенности: постоянный состав учащихся одного возраста каждый класс работает в соответствии со своим годовым планом кажд...
8197. Сущность и закономерности процесса воспитания 63.19 KB
  Сущность и закономерности процесса воспитания ПЛАН Педагогическая сущность понятия воспитание Проблема целей воспитания в педагогике. Историческая динамика целей воспитания. Задачи воспитания в свете общечеловеческих ценностей...
8198. Задачи воспитания в свете общечеловеческих ценностей 19.72 KB
  Задачи воспитания в свете общечеловеческих ценностей Формирование гуманистического мировоззрения (человек, его жизнь, свобода, счастье - главная ценность и богатство) В решении этой задачи огромную роль играет искусство, ибо оно всегда ли...
8199. Методы педагогического стимулирования 16.05 KB
  Методы педагогического стимулирования. Эти методы воспитания направлены на активизацию позитивного развития личности и торможение деструктивных педагогических процессов. (По латыни stimulus - острая палка, которой погоняли животных.) Мето...