Выбор операционного усилителя

Так как одна из основных задач курсового проекта - реализовать закон управления с заданной погрешностью (не более 2, 5%), рассчитаем обе схемы на точность попадания в прямоугольную область и на точность удержания рабочей точки. Для этого найдем максимальные отклонения напряжения от заданных значений, с помощью формулы:

,

где первое слагаемое – это дрейф нуля операционного усилителя. Второе слагаемое – влияние шумов усилителя. Третье – погрешность, вносимая резисторами.

Выбирая операционный усилитель необходимо минимизировать напряжение дрейфа нуля ОУ. Таким образом, необходимо добиться выполнения следующего условия:

 (мВ)

Значит, требуется выбрать операционный усилитель, параметры которого удовлетворяют последнему условию.

Из справочной литературы выбираем тип и необходимые характеристики операционного усилителя. В качестве операционного усилителя был взят малошумящий прецизионный усилитель OP27. Необходимые параметры занесены в таблицу 1.

Таблица 1.5.

Параметр	Буквенное обозначение	Значение	Единица измерения
Число элементов в корпусе	Т	1	-
Напряжение смещения ОУ		0, 03	мВ
Входной ток		40	нА
Частота единичного усиления		8	МГц
Минимальный стабильный коэффициент усиления			-
Напряжение питания			В
Максимальный потребляемый ток на один элемент		9, 3	мА
Тип корпуса	DIP-8, SO-8, TO99-8	-	-

Рис.19. Функциональная схема малошумящего прецизионного усилителя OP27.

 

Выбор резисторов

В спроектированном устройстве будем использовать прецизионные резисторы типа С2-29. Это резисторы с металлодиэлектрическим проводящим слоем, предназначенные для работы в высокоточных электрических цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа. Резисторы типа С2-29 относятся к изолированным.

По шкале Е192 резисторы имеют точность:

X_R=0, 001

Температурный коэффициент сопротивления:

a_R=5, 5·10^-5 1/⁰С (при -10< t< 20⁰C)

a_R=5·10^-5 1/⁰С (при 20< t< 50⁰C)

Рис.20. Вид резистора С2-29В

Выбор конденсаторов

Также в схеме будем использовать конденсаторы типа К71-6.

Рис.21. Конденсатор типа K 71-6.

Конденсаторы К71-6 предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.

Имеют цилиндрический металлический герметизированный корпус.

Диапазон рабочих температур: -60 … +200 ⁰С.

АНАЛИЗ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЙ СИСТЕМЫ.

Динамический диапазон измеряемой величины х₁:

Относительная погрешность дифференциального напряжения, зависящая от технологии изготовления ЧЭ .

Статическая погрешность измерения величины х₁:

Коэффициент ослабления синфазного напряжения:

Цена одного кванта:

Технологическая несбалансированность моста чувствительного элемента приводит к смещению нуля усилителя:

(В)

Относительная погрешность сопротивления резисторов схемы:

(1/⁰С)

Результирующая статическая погрешность устройства:

Следовательно, результирующая погрешность меньше результирующего кванта 10-разрядного АЦП. Именно поэтому доминирующей составляющей общей погрешности является смещение нуля, вызванное влиянием соответствующих параметров ОУ.

Влияния собственного шума активных элементов:

( нВ/ ).

Таким образом, предложенное схемотехническое решение можно рассматривать в качестве основы при построении аналоговых сенсорных интерфейсов как интеллектуальных датчиков, так и микроконтроллеров, ориентированных на задачи измерительной техники и автоматического управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для автоматизации производства и технологических процессов датчики являются неотъемлемой составляющей частью САУ. Датчики с цифровым выходом всё более вытесняют датчики с аналоговым выходом из-за простоты разработки канала обмена с микроконтроллером, но каналы обработки аналогового сигнала по сей день имеют более высокую интеграцию и универсальность за счёт того, что компоненты, которые включает в себя канал предназначены для универсальных подсистем. На базе АЦП, ЦАП, коммутаторов, схем выборки и хранения, операционных усилителей и других аналоговых элементов разрабатывают операционные узлы, способные обрабатывать аналоговую информацию без преобразования ее в цифровую форму. Каналы обработки аналоговой информации обладают большим быстродействием по сравнению с каналами обработки цифровой информации. При выполнении данного курсового проекта было разработано двухканальное устройство согласования датчиков с микроконтроллером, произведен расчет параметров системы, выполнено моделирование. Данное устройство имеет высокую интеграцию и универсальность, обладает модернизационным запасом, стабильностью работы и высоким быстродействием, что подтверждают проделанные расчеты и результаты моделирование.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) А.В. Евстифеев Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL. Москва, Издательский дом «Додэка-XXI», 2006.

2) Иванов Ю.И., Югай В.Я. Микропроцессорные устройства систем управления. Учебное пособие для вузов. -Таганрог. Изд. ТРТУ, 2005.

3) Иванов Ю.И., Югай В.Я. Применение микроконтроллеров AVR. Учебное пособие, Таганрог. Изд. ТРТУ, 2003.

4) Крутчинский С.Г., Маньков Ю.В. Микроконтроллеры и локальные системы. Методическое пособие по проектированию. Таганрог. Изд. ТРТУ, 1999.

5) Иванов Ю.И., Югай В.Я. Интерфейсы средств автоматизации. Учебное пособие.-Таганрог. Изд. ТРТУ, 2005.

6) Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR. Схемы, алгоритмы, программы. Издательский дом «Додэка-XXI», 2004

7) «Микросхемы ЦАП и АЦП»/ Б.Г. Федорков, В.А. Телец, М.: Энергоатомиздат 1990, 320с.

8) Справочник «Резисторы», под редакцией Четверткова.

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: