5. Делитель напряжения
Между
коммутатором и АЦП необходимо установить
делитель напряжения, с целью защиты АЦП
от отказа и нестабильной работы. На
входе АЦП при максимальном значении
напряжения на коммутаторе (
)необходимо иметь
.
Принципиальная схема делителя напряжения:
Рис.№9
На вход подаётся напряжение Uвх= 15 В, то напряжение на выходе будет сниматься с резистора R2 и будет равно Uвых= 2,4 В.
Возьмём общее сопротивление резисторов равным 500 кОм (R1 + R2 =500 кОм), тогда ток протекающий через все сопротивления при входном напряжении будет равен:
(9)
Падение напряжения на резисторе R2 равно U2 = 2,4 В, тогда падение напряжения на резисторе R1 равно U1 = 15-2,4 = 12,6 В
Исходя из падений напряжений на каждом резисторе, найдём номиналы этих резисторов:
(10)
Выберем номинал резистора R1 из ряда Е192, параметры которого:
номинал: 422 кОм;
точность: ±0,25%.
(11)
Выберем номинал резистора R2 из ряда Е192, параметры которого:
номинал: 80,6 кОм;
точность: ±0,25%.
6. Микропроцессорная система
В качестве микропроцессора поставим микросхему STM32F100RB. Микросхема имеет встроенный АЦП. Микропроцессор управляет коммутатором. Сигналы с микропроцессора в дальнейшем подются на индикаторное устройство, на котором сигналы представлены в виде, удобном для восприятия оператором.
Назначение выводов:
1 - вход/выход тестирования
2, 3 - для подключения кварца, LC-цепи
4 - вход установки
5 - вход пошагового выполнения команд
6 - вход сигнала прерывания
7 - вход сигнала разрешения работы с внешней памятью
8 - выход сигнала чтения
9 - выход сигнала управления считыванием из внешней памяти
10 - выход сигнала записи
11 - выход сигнала разрешения фиксации адреса
12...19 – входы/выходы порта 0
21...24, 35...38 - входы/выходы порта 2
20 - общий
25 - выход программирования
26 - напряжение питания при программировании
27...34 - входы/выходы порта 1
39 - вход тестирования
40 - напряжение питания.
Электрические параметры:
Напряжение питания...........4,75…5,25 В
Входное
напряжение высокого уровня...
Входное напряжение низкого уровня -0,5…+0,8 В
Выходное напряжение высокого уровня
при
=-0,4
мA
Выходное
напряжение низкого уровня при
=
2 мА
Ток
потребления
Выходной
ток в состоянии “выключено”
Ток
утечки на входах..................
Потребляемая мощность..............580 мВт
Тактовая
частота
Емкость
нагрузки
Минимальное время выполнения короткой команды 1,36мкс
Условное обозначение микропроцессора. (Рис.№10)
7. Расчет погрешностей
Каждый элемент системы вносит определенную погрешность во всю систему.
1) Погрешность датчика:
Погрешность датчика состоит в нелинейности его характеристики. Расхождение идеальной и реальной характеристик от нелинейного закона составляет 0,1 %. Данная погрешность полностью устраняется при помощи загрузки в микропроцессор специальных команд.
2) Погрешность АЦП обусловлена его конечной чувствительностью, которую можно рассчитать по формуле:
,
где
-
напряжение с датчика,
-
разряд АЦП.
Суммарная погрешность будет чуть больше погрешности АЦП, из за погрешности делителя, но в целом не будет превосходить 0,25% - условия технического задания.