Разработка универсального измерительного комплекса аналоговых сигналов
Введение
Различные физические величины используются для изучения и последующего отображения процессов и явлений, а также для описания свойств объектов. К физическим величинам относятся магнитные, электрические, пространственные, временные, механические, оптические и другие. Эти физические величины различаются не только качественно, но и количественно и описываются различными эквивалентными числами. Размерность физических величин описывается используемой системой физических величин. Система физических величин - это связь между физическими величинами, при которой они объединены отношениями между собой, а некоторые величины используются как основные. Единица физической величины - это физическая величина, которой по соглашению присваивается число, равное единице.
Для того чтобы нормально выразить какую-либо величину в виде числового значения, необходимо провести измерение. Результатом такого измерения является количественная характеристика, которая выражается в виде именованного числа на
СОДЕРЖАНИЕ
Определения и сокращения 7
Введение 8
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 11
1. Обзорно аналитическая часть. 11
1.1. Принцип действия измерительных информационных систем. 11
1.2. Классификация измерительных систем. 11
1.3. Обзор существующих информацио-измерительных систем. 18
Вывод по главе. 21
2. Разработка электрической структурной схемы измерительного комплекса аналоговых сигналов. 22
Вывод по главе. 24
3. Разработка электрической принципиальной схемы платы питания. 25
3.1 Расчёт и выбор элементов. 25
Вывод по главе. 26
4. Разработка электрической принципиальной схемы платы измерения. 27
4.1. Питание элементов схемы……………………………………………... 27
4.2. Питание микроконтроллера. ………………………………………….. 28
4.3. Питание контроллера последовательного интерфейса……………… 30
4.4. Описание микроконтроллера. 31
4.5. Подключение аналоговых входов. 37
4.6. Специальный. 50
4.7. Интерфейс Ethernet. 50
4.8. Интерфейс RS-232. 53
4.9. Интерфейс SDI0. 53
Вывод по главе. 53
5. Экология и БЖД 54
5.1 Введение 54
5.2. Экранирование и расчеты параметров защиты. 56
5.3. Экологические проблемы человечества и устойчивое развитие. 64
Выводы по главе. 66
6. Организационно-экономическая часть. 67
6.1. Определение трудоемкости разработки комплекса. 67
6.2. Расчет себестоимости разработки комплекса.. 72
Вывод по главе. 79
7. Заключения. 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 81
Приложение А. Схема электрическая структурная. 82
Приложение Б. Плата питания. 83
Приложение В. Блок-схема работы АЦП. 84
Приложение Г. Плата измерения. 85
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Каракеян В.И., Никулина И.М.. Безопасность жиизднедеятельности4-е изд., пер. и доп. Учебник и практикум для вузов. – Гриф УМО ВО, 2018. – 313 с;
2. Кумбза К.Ф Мир электроники. Печатные платы: Справочник.. – М.: Техносфера, 2022. – 2032 с;
4. Брысин А.Н., Микаевва С.А., Промышленная электроника. Аналоговые электронные устройства, используемые в элементах автоматики. – М.: Инфра-Инженерия, 2023, 272с;
4. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. – 304 с: ил;
5. Рубичев Н.А. Измерительные информационные системы. – М.: Дрофа, 2010. — 334 с.;
6. Матюшин А.: Программирование микроконтроллеров: стратегия и тактика для начинающих и не только. – М.: ДМК-ПРЕСС, 2017, 356с;
7. CHIP и DIP - интернет магазин электронных компонентов [Текст: электронный] HYPERLINK "http://www.chip-dip.ru" www.chip-dip.ru (дата обращения 17.05.2023)
8. Компэл [Текст: электронный] www..compel.ru (дата обращения 13.05.2023);
9. Интегральные микросхемы – АО «ПКК Миландр» [Текст: электронный] https://ic.milandr.ru/product.s/mikrokontrollery_i_protsessory/2_yade.rnye_mikrokontrollery_risc_dsp/1901vts1t/ (дата обращения 11.05.2023).
Питание устройства осуществляется за счет блока источников питания (БИП), он содержит блок питания (БП), который преобразует номинальное входное постоянное напряжение 110 В и переменное напряжение 220 В 50 Гц в напряжение ±15 В, необходимое для работы датчиков и микроэлектроники, содержащихся на плате, и обеспечивает гальваническую развязку.
Сердцем измерительной платы является микроконтроллер - многофункциональное устройство, которое выполняет встроенные управляющие программы, вводит и выводит управляющие и диагностические сигналы, преобразует их и обрабатывает по заранее заданным алгоритмам.
Источник питания IP5 преобразует входное напряжение 15 В в 5 В для питания микроэлектронных устройств и дискретных выходов.
Источник питания ИП3.3 используется для питания микроконтроллера и некоторых микросхем, преобразуя входное напряжение 5 В в 3,3 В.
К измерительной плате подключаются аналоговые и цифровые датчики. Сигналы генерируются различными типами датчиков, например, датчиками тока, напряжения, частоты, температуры и др.
Сигнал для аналогового входа 1 (0.... .20мА, 0... .50мА) поступает на блок преобразователя (БП), который включает