Разработка автоматического устройства поддержания температуры
ВВЕДЕНИЕ
Рабочим заданием данной работы было устройство, которое поддерживает температуру технологического процесса (объекта) по заданной программе, которая вводится с клавиатуры, в течении определенного времени по восьми каналам, после чего отключает регуляторы (резистивного типа), при этом отображать информацию на дисплее.
Без системы регулирования температуры многие промышленные процессы непроизводительны, а иногда просто невозможны. Регуляторы используются везде: хим. цеха энергетических и нефтегазовых объектов, легкая промышленность и т. п.
В настоящее время на российском рынке не так много фирм разрабатывают подобные устройства. Поэтому приобретение подобных аппаратов у малоконкурирующих фирм обойдется довольно большим денежным эквивалентом. В разработанной мною микропроцессорной восьмиканальной системе регулировки температуры рабочие характеристики не уступают характеристикам подобных устройств производственного объединения «Овен» и даже имеют некоторые дополнительные серви
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
1 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 8
1.1 Описание структурной схемы 8
1.2 Обзор АЦП 12
1.3 Описание микропроцессорной части 17
1.4 Описание платы индикации и клавиатуры 19
1.5 Обзор и сравнение характеристик силовых приборов 20
1.6 Системы автоматического регулирования температуры 22
ВЫВОД ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ 29
2 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 30
2.1 Выбор и расчет схемы компенсации температуры свободных концов термопары 30
2.2 Выбор и расчет усилителя 35
2.3 Выбор коммутатора, его характеристики 38
2.4 Выбор АЦП 38
2.5 Выбор гальванической развязки силовой части и схемы управления 42
2.6 Выбор схемы управления нагревателем 44
2.7 Выбор силового тиристора 47
2.8 Электрический расчет электронагревателей 48
ВЫВОД ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ 52
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 53
3.1. Особенности безопасности при эксплуатации: 53
3.2. Средства индивидуальной защиты: 53
3.3. Организационные мероприятия: 54
3.4. Алгоритм действий при возникновении возгорания 54
3.5. Алгоритм действий в аварийной ситуации 55
4 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 56
4.1 Расчёт чистого дисконтированного дохода 56
4.2 Расчет индекса доходности 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гордон А. Н. Основы температурных измерений. - М.: Энергоатомиздат, 1992. – 304 с.
2. Крамарухин Ю. Е. Приборы для измерения температуры. - М: Машиностроение, 1990. – 208 с.
3. Тули М. Карманный справочник по электронике: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 176 с.
4. Микросхемы АЦП и ЦАП. – М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005.- 432 с.
5. Гусев В. Г. Электроника и микропроцессорная техника. - М: Высшая школа, 2005. – 790 с.
6. Коваленко А. А. Основы микроэлектроники. - М: Издательский центр «Академия», 2006. – 240 с.
7. Ефимов И. Е., Козырь И. Я. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. - М: Высшая школа, 1987. – 416 с.
8. Лачин В. И., Савелов Н. С. Электроника. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 703 с.
9. Основы метрологии и электрические измерения. Под ред. Е. М. Душина. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 480 с.
10. Пароль Н. В. Знакосинтезирующие индикаторы и их приминение: Справочник. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.
11. Электротехнологические промышленные установки. Под ред. А. Д. Свенчанского. – М.: Энергоиздат, 1982. – 399 с.
Б) АЦП последовательного приближения (АЦП с поразрядным уравновешиванием) являются наиболее распространенным вариантом последовательных АЦП. В основе работы этого класса преобразователей лежит принцип дихотомии, т. е. последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8, и т. д. от ее возможного максимального значения. Это позволяет для N – разрядного АЦП последовательного приближения выполнить весь процесс преобразования за N последовательных шагов (итераций) вместо 2N–1 при использовании последовательного счета и получить существенный выигрыш в быстродействии. В тоже время статическая погрешность этого типа преобразователей, определяемая в основном используемым в нем ЦАП, может быть очень малой, что позволяет реализовать разрешающую способность до 18 двоичных разрядов при частоте дискретизации до 200 кГц. Быстродействие АЦП данного типа определяется суммой времени установления TC ЦАП до установившегося значения с погрешностью, не превышающей 0,5 МЗР, времени переключения компаратора TK и задержки распространения сигнала в регистре последовательного приближения TЗ. Сумма TK+TЗ является величиной постоянной, а TC уменьшается с уменьшением веса разряда. Следовательно, для определения младших разрядов может быть использована более высокая тактовая частота. При поразрядной вариации fCLK возможно уменьшение времени преобразования на 40%. Для этого в состав АЦП может быть включен контроллер. При работе без УВХ апертурное время равно времени между началом и фактическим окончанием преобразования, которое так же, как и у АЦП последовательного счета, по сути, зависит от входного сигнала, т. е. является переменным. Возникающие при этом апертурные погрешности носят также нелинейный характер. Поэтому для эффективного использования данного АЦП между его входом