2 Рекомендації щодо написання та оформлення розрахунково-графічної роботи
Пояснювальна записка в загальному вигляді повинна містити такі основні розділи: вступ; коротку теоретичну частину з описом принципу дії, будови, призначення, сфери застосування первинних перетворювачів та підслювально-пертворюючих пристроїв, які використовуються в розрахунках; розрахункову частину, яка повинна містити розрахунки пристроїв спряження датчиків фізичних величин з цифровим перетворювачем сигналів згідно з варіантом завдання; висновки, список літератури.
У пояснювальній записці необхідно навести розрахунок номіналів усіх пасивних елементів схеми, обґрунтувати вибір типів активних і пасивних елементів. До пояснювальної записки необхідно додати схеми розрахованих пристроїв, виконані з дотриманням діючих стандартів.
Обсяг пояснювальної записки – близько 20 сторінок машинописного тексту формату А4.
Зразок оформлення титульної сторінки подано у додатках В та Г.
3 Вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи
3.1 Розрахунок схеми пристрою спряження термопари з ацп
Нехай
джерелом сигналу для пристрою спряження
(ПС) є термопара (ТП), для якої:
;
;
;
;
.
Виходячи
з умови завдання при
напруга на виході ПС буде дорівнювати
,
при цьому термо-ЕРС термопари:
, (3.1)
.
Визначимо
загальний коефіцієнт підсилення
ПС:
, (3.2)
.
Напруга
перешкоди
на
виході ПС
без фільтра
складе:
,
(3.3)
.
Оскільки
амплітуда перешкоди
не повинна перевищувати 1 % від значення
вихідної напруги ПС, тобто,
,
то на виході ПС необхідно встановити
фільтр нижніх частот (ФНЧ) зі згасанням
2
на частоті 50 Гц не менше, ніж:
раз,
(3.4)
раз,
або
перевівши в децибели:
dB.
Згасання
сигналу на
є
невеликим,
тому можна застосувати фільтр Баттерворта,
що має монотонно спадаючу амплітудно-частотну
характеристику (АЧХ). Необхідно визначити
мінімальний порядок фільтра
,
що задовольняє заданим вимогам. Згідно
з [3],
мінімальний порядок фільтра вибирається
з наступних вимог: максимально допустимого
затухання в полосі пропускання
і мінімально допустимого затухання в
полосі затримування
,
за формулою:
, (3.5)
, (3.6)
де
– максимально допустима ширина перехідної
області;
,
– відповідно частота перешкоди і верхня
гранична частота смуги пропускання.
Отже, підставивши визначені дані отримаємо:
.
Вибираємо найближче більше дійсне значення; може бути використаний фільтр 2-го порядку.
Таким чином, ПС буде складатися з послідовно ввімкнених масштабного підсилювача (МП) та ФНЧ Баттерворта 2-го порядку.
МП
виконаємо на основі схеми ОП без
інвертування вхідного сигналу, що має
найбільший вхідний опір. Для збереження
позитивної полярності
ФНЧ також повинен мати позитивний
коефіцієнт посилення. Даній умові
відповідає схема ФНЧ на основі джерела
напруги, керованого напругою (ДНКН),
рисунок 3.1.
Якщо коефіцієнт підсилення
реалізувати за допомогою МП, то при
вимірюваній температурі, близькій до
,
підсилювач може вийти з лінійної
області, отже необхідно частину підсилення
реалізувати за допомогою ФНЧ. Приймемо
,
у цьому випадку:
, (3.7)
.
Розрахунок
фільтра проводимо відповідно до методики,
що викладена в [3]. З додатка А знаходимо
коефіцієнти
та
для ФНЧ Баттерворта 2-го порядку:
,
.
Рисунок 3.1 – Схема фільтра Батерворта нижніх частот 2-го порядку на ДНКН