Разработка прибора для измерения индуктивностей
Введение
Разнообразны условия измерений – от благоприятных условий метрологических лабораторий до очень тяжелых промышленных, полевых, транспортных. Различны и требования к точности результатов измерений. Еще сравнительно недавно измерения электрических величин с погрешностями, не превышающими 0,1¼0,01%, производились только в лабораторных условиях. В настоящее время такая точность необходима и при промышленных измерениях. Проникновение микропроцессоров в измерительную технику улучшило многие характеристики средств измерений, придало им новые свойства. С помощью микропроцессорных систем достигаются многофункциональность приборов, упрощение управления измерительной процедурой, автоматизация регулировок, самокалибровка и автоматическая поверка, улучшение метрологических характеристик, выполнение вычислительных операций, статистическая обработка результатов наблюдений, создание программируемых, полностью автоматизированных приборов. В современной промышленности для оптимального управления технологическими процессами требуется получение информации о большом числе параметров объектов, а также оперативная обработка этой информации. Это привело к появлению и развитию сложных систем, предназначенных для автоматического сбора и переработки информации. Такие системы получили название измерительных информационных систем (ИИС).
Содержание
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Актуальность разработки системы
1.2 Методы измерения индуктивности
1.2.1 Вольт-амперный
1.2.2 Мостовой
1.2.3 Синхронное детектирование и перемножения двух аналоговых сигналов и помех
1.3 Средства измерения индуктивности
1.3.1 Вольт-амперный измеритель
1.3.2 Мостовой измеритель
1.3.3 Синхронный детектор
2. Практическая часть
2.1 Выбор аппаратной части разрабатываемого прибора
2.1.1 Выбор диода
2.1.2 Выбор резистора
2.1.3 Выбор конденсатора
2.1.4 Выбор микросхемы
2.1.5 Выбор цифрового мультиметра
2.2 Разработка структурной схемы для разрабатываемого прибора
2.3 Электрическая схема разрабатываемого прибора
2.4 Печатная плата разрабатываемого прибора
3. Технико-экономический расчёт
3.1 Расчёт затрат на элементную базу
3.2 Расчёт трудозатрат
3.3 Расчёт общих затрат
Заключение
Список использованных источников
Список использованных источников
Основная литература
1. РМГ 29–99. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения.
2. ГОСТ 16504–81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.
3. Контрольно–измерительные приборы и инструменты: учебное пособие / С.А. Зайцев, Д.Д. Грибанов, А.Н. Толстов, Р.В. Меркулов. – М.: Издательский центр ?Академия?, 2006. – 464 с.
4. Раннев, Г.Г. Методы и средства измерений: учебник для вузов / Г.Г. Раннев, А.П. Тарасенко. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр ?Академия?, 2006. – 336 с.
5. Харт, Х. Введение в измерительную технику / Х. Харт ; пер. с нем. – М.: Мир, 1999. – 391 с.
8. Атамалян, Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: учебное пособие для втузов / Э. Г. Атамалян. – 3–е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2005. – 415 с.
9. Гуткин, Л. С. Проектирование радиосистем и радиоустройств: учеб. пособие для вузов / Л. С. Гуткин. – М.: Радио и связь, 1980. – 288 с.
10. Интерфейсы систем обработки данных: справочник / А. А. Мячев, В. Н. Степанов, В. К. Щербо. – М.: Радио и связь, 1989. – 416 с.
11. Капиев, Р. Э. Измерительно–вычислительные комплексы / Р. Э. Капиев. – Л. : Энергоатомиздат, 1988. – 176 с.
12. Основы метрологии и электрические измерения: учебник для вузов / Б. Я. Авдеев, Е. М. Антонюк, Е. М. Душин и др.; под ред. Е. М. Душина. – 6–е изд., перераб. и доп. – Л. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд–ние, 1987. – 480 с.
13. Федоров, А. М. Метрологическое обеспечение электронных средств измерений электрических величин: справочная книга / А. М. Федоров, Н. Я. Цыган, В. И. Мичурин. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 208 с.
14. Цапенко, М. П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование / М. П. Цапенко. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 439 с.
Цепь С13 C15VD2VD3 служит для компенсации не идеальности ключа DD7.3. Дело в том, что из-за емкостной связи между управляющей и коммутируемой цепями в момент закрывания ключа в коммутируемую цепь передается небольшой отрицательный заряд. Это эквивалентно подаче на выход приставки небольшого тока отрицательной полярности, пропорционального частоте. Указанный ток, в основном, компенсируется выходным током этой цепи. К сожалению, компенсацию не удается сделать полной сразу на всех диапазонах, что несколько увеличивает погрешность измерений. Применена симметричная схема синхронного детектора, и не идеальности ключей компенсируют друг друга. Резисторы R6 и R7 служат также начальной нагрузкой внутреннего стабилизатора напряжения 3В микросхемы АЦП мультиметра.
Систематическая погрешность прибора при измерении емкостей, возникающая из-за того, что последовательно с измеряемым конденсатором включен эталонный резистор, ничтожна, поскольку к моменту открытия ключа DD7.3 процесс установления тока через конденсатор полностью заканчивается. При измерении индуктивностей собственное сопротивление катушек индуктивности играет двоякую роль. С одной стороны, оно несколько уменьшает показания прибора, поскольку включено последовательно с резисторами R8 или R9 и уменьшает силу тока треугольной формы, текущего через измеряемую индуктивность. С другой стороны, оно увеличивает показания за счет наклона горизонтальных участков сигнала на измеряемой индуктивности. Указанные эффекты не компенсируют друг друга и заметно снижают точность измерений. Резисторы R4R11 следует подобрать с точностью 0,2 %. В описываемой конструкции использовались резисторы типа С2-29В мощностью 0,125 Вт, остальные резисторы МЛТ. Номиналы резисторов R6, R7 можно выбрать в диапазоне 11.5 кОм, они должны быть стабильными и равны друг другу с точностью 0,5 %. Диоды могут быть использованы практически любые маломощные кремниевые.