Курсовик ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО МНОГОПРЕДЕЛЬНОГО ВОЛЬТМЕТРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Предмет: Информатика. Добавлен: 15.12.2021. Год: 2021. Страниц: 52. Оригинальность по antiplagiat.ru: < 30%

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Факультет вечерне-заочный

Кафедра информационных технологий

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО
МНОГОПРЕДЕЛЬНОГО ВОЛЬТМЕТРА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
тема работы

Пояснительная запискак курсовой работе
по дисциплине
«Аналоговые измерительные устройства»

КР 12.03.01.85.000 ПЗ
обозначение документа

Студент группы9ПС - 31

БАРНАУЛ 2018

ЗАДАНИЕ № 85
на курсовую работу
По направлению Приборос роение
студенту группы 9ПС-31
по теме: Проектирование электронного многопредельного вольтметра
переменного тока
по дисциплине «Аналогов е измерительные устройства»
Календарный план выполнения задания
Наименование задач,
составляющих задание Дата выполнения задачи Подпись
руководителя
Получение задания на КР 28.06.17-28.06.17
Теоретический обзор вольтметров
переменного тока 29.06.17-01.07. 7
Расчет блоков вольтметра переменного тока 02.07.17-16.10. 7
Построение электрической схемы 17.11.17-25.12. 7
Защита курсовой работы 11.01.18-02.02 18

Содержание
Введение 5
1 Расчет параметров прибора 6
1.1 Выбор варианта задания 6
1.2 Логическое построение структурной схемы прибора 7
1.3 Определение числа поддиапазонов вольтметра 8
1.4 Определение допустимой погрешности каждого блока прибора 10
2 Расчет функциональных узлов электронного вольтметра 14
2.1 Общий подход 14
2.2 Расчет ВД в области средних частот 15
2.3 Расчет ВД в области высоких частот 18
2.4 Коррекция ВД в области высоких частот 19
2.5 Выбор аппаратуры для проведения настройки цепи коррекции ВД в области высоких частот 20
2.6 Расчет ВД в области низких частот 21
2.7 Расчет низкоомного делителя 22
3 Расчет широкополосного усилителя 28
3.1 Схемы широкополосного усилителя на микросхеме ОУ 28
3.2 Предварительные логические исследования широкополосного усилителя 29
3.3 Расчет широкополосного усилителя на средней частоте 30
3.4 Расчет широкополосного усилителя на высокой частоте 32
3.5 Расчет широкополосного усилителя на низшей частоте 33
4 Расчет пикового детектора 35
4.1 Расчет пикового детектора на средней частоте 35
4.2 Расчет пикового детектора на низшей частоте 36
4.3 Расчет пикового детектора на высшей частоте 38
5 Расчет повторителей напряжения 39
6 Оценка суммарной погрешности 40
7 Тестирование ……….……….44
Заключение……….48
Список использованных источников………...49
Приложение А………51

Введение
Тема и цель данной работы – расчет функциональных узлов аналоговых измерительных устройств на примере многопредельного электронного вольтметра переменного тока, согласно техническому заданию.
Задачами курсовой работы являются:
расчет курсового проекта с использованием современных информационных технологий, например, MathCAD;
расчет погрешностей функциональных блоков прибора;
проверка рассчитанных функциональных узлов прибора на виртуальных моделях, используя программы MultiSim 12.0;
собрать весь прибор в целом и выполнить несколько виртуальных измерений с помощью разработанного прибора.
Данная работа позволит проверить полученные ранее в ходе учебного процесса знания, а также развить навыки и приобрести опыт математического моделирования и экспериментальных исследований при проектировании аналоговых измерительных устройств; расчета метрологических характеристик измерительных цепей; численного моделирования метрологических характеристик функциональных узлов средств измерений.
Конечным результатом всех расчетов являются схема электрическая принципиальная вольтметра и спецификация элементной базы рассчитанной схемы.

Расчет параметров прибора
Выбор варианта задания
Номер задания N:
N = 20*m + n, (1)
где n – номер студента по журналу преподавателя;
m – младшая значащая цифра номера группы.
Полученный по формуле десятичный код нужно преобразовать в двоичный восьмиразрядный код (Д7 Д6 Д5 Д4 Д3 Д2 Д1 Д0).
Получаем, что N =85.
Переведём N в двоичный код,N =01010101.
Данные для расчета по двоичному коду приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Расчетные данные
Параметры прибора Вариант Вели ина параметров
Входное сопротивление не менее,
входная емкость не более, Мом/пФ D7 0 2/10
Отсчетное устройство D6 1 элек ромеханическое
Диапазон рабочей температуры среды мин/макс D5 0 (-10…. +30)°С
Тип детектора D4 1 средн го значения
Диапазон измеряемого напряжения мВ/В D3 0 1/100
Частотный диапазон измеряемого напряжения Гц/МГц D2 1 20/1
Класс точности прибора не хуже, % D1 0 6.0
Погрешность измерений не более % D0 1 14

Логическое построение структурной схемы прибора
Логическое построение функциональной схемы легко выполнить по выбранным блокам.
Приведем словесный алгоритм этого соединения: источник измеряемого сигнала (ИС) > высокоомный делитель напряжения (ВД) > первый повторитель напряжения (ПН1) > низкоомный делитель напряжения (НД) > широкополосный усилитель напряжения (ШУ) > детектор (Д) > второй повторитель напряжения (ПН 2) > измерительный элемент (ИЭ) [8].
Логика построения такого прибора (рисунок 1) такова:
ВД позволяет измерять большие напряжения (до 100 В), не выводя при этом из строя электронные элементы схемы прибора;
ПН1 обеспечивает большое (бесконечное) входное сопротивление (не менее 2Мом) и малую входную емкость (не более 10 пФ) прибора;
НД позволяет совместно с ВД разбить весь диапазон измеряемых напряжений на поддиапазоны таким образом, чтобы погрешность измерения не превосходила заданную (14%);
ШУ должен обеспечивать усиление малых сигналов (3 мВ) в полосе частот от 20 Гц до 1 МГц;...

Заключение
На первом этапе курсовой работы были выполнены расчеты для всех блоков многопредельного вольтметра переменного тока с высокой точностью. Это обусловлено тем, чтобы не допустить появление нежелательных погрешностей.
Погрешности находятся в пределе допустимом по заданию (не более 14%).
Выбранные элементы схемы соответствуют параметрам задания и выполненным расчетам.
На втором этапе составлена электрическая принципиальная схема прибора. Осуществлена проверка работоспособности вольтметра в программной среде Multisim 12.0 с выбранными элементами. Согласно полученным осциллограммам(результ ты тестирования схемы приведены в качестве скриншотов), блоки прибора осуществляют свои функции согласно заданным условиям.

Список использованных источников
1 Акимов, Н. Н. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА (справочник) [Текст]. – М.: Наука и техника, 1994. – 590 с.
2 Андреев, Ю. Н. Резисторы: справочник [Текст] / Ю. Н. Андреев. – М.: Энергоиздат, 1981. – 352 с.
3 Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: справочное пособие [Текст] / Под ред. С. В. Якубовского. – М.: Изд-во Радио и связь, 1984. – 432 с.
4 Баширов, С. Р. Современные усилители [Текст] / С. Р. Баширов. – М.: Радио, 2007. – 457 с.
5 Бишард Е. Г. Аналоговые измерительные приборы [Текст]: учебное пособие для вузов по спец. Информ.- измер. техника / Е. Г. Бишард и др. – М.: Высш. шк., 1991. – 415 с.
6 Бялик, Г. И. Широкополосные усилители [Текст] / Г. И. Бялик. – ГЭИ, 1960. – 122 с.
7 Гендин, Г. С. Все о резисторах [Текст]. – М.: Массовая радиобиблиотека, 1990. – 238 с.
8 Горошков, Б. И. Элементы радиоэлектронных устройств. Справочник [Текст]. – М.: Радио и связь, 1998. – 356 с.
9 Горошков, Б. И. Радиоэлектронные устройства. Справочник [Текст]. – М.: Массовая радиобиблиотека, 1989. – 420 с.
10 Диоды: справочник [Текст] / О. П. Григорьев, В. Я. Замятин, С. Л. Пожидаев. Под ред. Ф. И. Тарасова. – М.: Радио и связь, 1990. – 336 с.
11 Дубровский, В. В. Резисторы [Текст]: справочник. – М.: Радио и связь, 1987. – 352 с.
12 Жданов, Д. Н. Методические указания по выполнению и оформлению курсовых проектов(работ) для студентов специальности 200106 «Информационно-измери ельная техника и технологии» [Текст]. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. – 44 с.
13 Журавлев, Л.Г. и др. Методы электрических измерений [Текст].–Л.: Энергоатомиздат, 1990.
14 Измерение электрических и неэлектрических величин [Текст]: учебное пособие для вузов/Под ред. Н. Н. Евтикеева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 380 с.
15 Котлубовская, Т. В., Кузьмин, Ю. Г. Методические указания для выполнения курсовой работы по основным разделам дисциплины «Аналоговые измерительные устройства» для студентов очной, очно- заочной и заочной форм обучения специальности 200106 «Информационно-измери ельная техника и технологии» [Текст] / Т. В. Котлубовская, Ю. Г. Кузьмин. – АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. – 52 с
16 Малинин, Р. М. Резисторы [Текст]. – М.: Энергия, 1975. – 84 с.
17 Москатов, Е.А. Справочник по полупроводниковым диодам [Текст]. – М.: Радио, 2005. –220 с.
18 Мукосеев, В. В., Сидоров, И. Н. Маркировка и обозначение радиоэлементов [Текст]. – М.: Массовая радио библиотека, 2000. – 156 с.
19 Перебаскин, А. В., Бахметьев, А. А. Интегральные схемы: Операционные усилители [Текст]. – М.: Физматлит, 1993. – 240 с.
20 Резисторы: справочник [Текст] / В. В. Дубровский, Д. М. Иванов, Н. Я. Пратусевич и др.; под общ.ред. И. И. Четверякова и В. М. Терехова. – М.: Радио и связь, 1987. – 352 с.
21 Ренне, В. Т. Электрические конденсаторы [Текст]. – М.: Энергия, 1969. – 256 с.
22 Сергеев, А.Г. Латышев, М.В. Терегеря, В.В. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие[Текст]. – М.: Логос, 2003.
23 Тогатов, В. В. Операционные усилители [Текст]. – М.: Наука и техника, 1999. – 402 с.
24 Шмаков, С. Б. Энциклопедия радиолюбителя. Современная элементная база [Текст]. – М.: Наука и техника, 2010. – 384 с.

Перейти к полному тексту работы