Курсовик вар.3
.8.docСанкт-Петербургский Государственный
Аграрный Университет
Кафедра информатики и автоматизации сельскохозяйственного производства.
Курсовой проект:
Проектирование преобразователя температура-напряжение с использованием операционных усилителей.
Выполнил:
студент группы 7313
Шувалов Н.А.
Проверил:
Пигарев Л.А.
СПб-Пушкин
Содержание:
1.Исходные данные. 3
2.Построение статической характеристики термистора. 4
3.Расчет источника питания преобразователя. 10
4.Расчет источника питания операционных усилителей. 11
7.Спецификация оборудования. 12
8.Список использованной литературы. 13
-
Исходные данные.
Тип термистора: С621/4,7к/+;
Диапазон измерения температуры: -15..35 °С;
Диапазон выходного напряжения преобразователя: -5..+5 В;
Тип операционного усилителя: КР140УД8.
2.Построение статической характеристики термистора.
Воспользуемся нормализованной R/T-характеристикой термистора, предоставленной фирмой производителем. Т.к. R/T-характеристика приведена относительно температуры 25 °С, то для нахождения значения сопротивления в заданном диапазоне температур необходимо воспользоваться формулой:
где:
– значение сопротивления при температуре ;
– характеристика относительно температуры 25 °С;
– сопротивление при температуре 25 °С.
У термистора С621/4,7к/+ R25 =4,7кОм.
|
|
|
|
RT / R25 |
RT |
°С |
– |
кОм |
-15 |
5,5001 |
25,85 |
-10 |
4,3451 |
20,422 |
-5 |
3,4569 |
16,247 |
0 |
2,7688 |
13,013 |
5 |
2,2321 |
10,491 |
10 |
1,8105 |
8,509 |
15 |
1,4773 |
6,943 |
20 |
1,2122 |
5,697 |
25 |
1 |
4,7 |
30 |
0,82924 |
3,897 |
35 |
0,69105 |
3,248 |
R/Tхарактеристика
3. Выбор схемы и расчет преобразователя на основе операционного усилителя КР140УД8.
Выберем схему мостового операционного усилителя:
R4 R7
Uвых
При балансировки моста выполняется соотношение :
Найдем, когда мост будет сбалансирован:
;
Рассчитаем коэффициент усиления операционного усилителя
N=Uоу /Uвых м N=5/3=1.6
Для настройки нуля, необходимы сопротивления резисторов
R4 = R5=10кОМ и R7=R6=16 кОМ .
Рассчитаем и постороим:
Результаты вычисления сведем в таблицу:
Т |
R |
U |
U |
C |
кОм |
В |
В |
-15 |
25,85 |
-1,65 |
-2,64 |
-10 |
20,422 |
-1,11 |
-1,776 |
-5 |
16,247 |
-0,55 |
--0,88 |
0 |
13,013 |
0 |
0 |
5 |
10,491 |
0,54 |
0,864 |
10 |
8,509 |
1,05 |
1,68 |
15 |
6,943 |
1,52 |
2,432 |
20 |
5,697 |
1,96 |
3,136 |
25 |
4,7 |
2,35 |
3,76 |
30 |
3,897 |
2,69 |
4,304 |
35 |
3,248 |
3 |
4,8 |
3.Расчет источника питания преобразователя.
Для работы преобразователя необходимо напряжение ±15 В, что бы не использовать еще один блок питания воспользуемся уже существующим двухполярным питанием и повторителем на операционном усилителе.
Схема источника питания преобразователя:
Примем R=10 кОМ, тогда ток протекающий через сопротивление :
Ток мостовой схемы:
Ток операционного усилителя:
I=0,0002А
Ток стабилизатора напряжения:
Ток, потребляемый схемой:
4.Расчет источника питания операционных усилителей.
В качестве источника питания используем мостовую схему двуполярного выпрямителя:
Зная ток, потребляемый схемой I=0,0213А, и напряжение питания стабилизаторов, используем трансформатор ТПП209-127/220-50 с напряжением вторичных обмоток 20 В, тогда после выпрямления напряжение будет равно В.
Конденсаторы С1 и С2 возьмем поляризованные на 25 В емкостью 200 мкФ.
В качестве стабилизаторов напряжения используем интегральные стабилизаторы КРЕН: КР1157ЕН1502 – для стабилизации положительного напряжения +15 В и КР1168ЕН15 для стабилизации отрицательного напряжения –15 В.
Для выпрямления тока понадобятся диоды на напряжение не менее 28B и на ток не менее 0,0213А. Используем диоды КД128А на напряжение 50В и ток 0,1А.
Данные трансформатора:
I2 =0,024А
I1 =0,030/0,017А
Рм =1,65В А
U2 =20В
-
Спецификация оборудования.
Обозначение на схеме |
Название |
Тип |
Номинал |
FU1 |
Плавкий предохранитель |
– |
1 А |
TV1 |
Трансформатор напряжения |
ТПП209-127/220-50 |
– |
VD1 |
Диод |
КД128А |
50 В; 0,1 А |
VD2 |
Диод |
КД128А |
50 В; 0,1 А |
VD3 |
Диод |
КД128А |
50 В; 0,1 А |
VD4 |
Диод |
КД128А |
50 В; 0,1 А |
C1 |
Поляризованный конденсатор |
КТ729 |
200 мкФ; 25 В |
C2 |
Поляризованный конденсатор |
КТ729 |
200 мкФ; 25 В |
DA1 |
Стабилизатор напряжения |
КР142ЕН6В |
+15 В |
R1 |
Резистор |
– |
10 кОм |
R2 |
Резистор |
– |
10 кОм |
R3 |
Резистор |
– |
13 кОм |
R4 |
Резистор |
– |
10 кОм |
R5 |
Регулируемый резистор |
– |
10 кОм |
DA 2 |
Операционный усилитель |
КР140УД8 |
25000 В/В |
DA 3 |
Операционный усилитель |
КР140УД8 |
25000 В/В |
RK1 |
Термистор дисковый |
С621/4,7к/+ |
– |
-
Список использованной литературы.
-
R.F. Coughlin and F.F. Driscoll. “Операционные усилители и линейные интегральные схемы”, Издательство «Мир», Москва, 1979.
-
И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин. “Малогабаритные трансформаторы и дроссели”, Издательство «Радио и Связь», Москва, 1985.
-
Библиотека электронных компонентов. Выпуск 5. Термисторы фирмы Siemens и Matsushita. Додека, 1999.