Смекни!
smekni.com

Математическая модель цифрового вольтметра (стр. 3 из 3)

Максимальное значение абсолютной погрешности составляет "плюс-минус" один период следования счетных импульсов.

Так при частоте F0=500 кГц период следования

т.е. максимум абсолютной погрешности составляет

Полная погрешность вольтметра определяется как корень из суммы погрешностей отдельных блоков вольтметра. В данном случае это: погрешность входного делителя напряжения, погрешность индикации, погрешность дискретности и погрешность задающего генератора.

sвх – погрешность входного делителя, так как в делителе используются прецизионные резисторы, то погрешность делителя определяется погрешностью этих резисторов и составляет 0.002%.

sинд - погрешность индикации равна 0,001%

– погрешность дискретизации равная
%

Данная погрешность не превышает заданную.


5. Расчет потребляемой мощности ЦВ

В разработанном устройстве применены различные цифровые и аналоговые микросхемы, питание микросхем осуществляется от различных источников напряжения, они потребляют различные токи. Для удобства расчета сведем все параметры в таблицу (см. таблицу 2).

Таблица 2 – Параметры микросхем
Микросхема Кол-во Uпит, В Iпотр, мА Рпотр, мВт
КР544УД1 1 15 3,5 52,5
К554СА3 2 15 6 180
К155ТВ1 1 6 15 90
К155ИЕ5 1 5 20 100
К555ИЕ19 4 5 26 520
К555ИД2 4 5 10 200

Таким образом: для напряжения +5В потребляемая мощность составляет 820 мВт или 0.82 Вт; для напряжения ±15В потребляемая мощность составляет 232,5 мВт или 0.232 Вт. Следовательно все устройство потребляет 1,052 Вт. Для большей надежности увеличим потребляемую мощность на 30%, она составит 1,368 Вт.


6. Блок питания

Источник питания имеет выводы с напряжением: +15, -15, +5, -5, -12.5, +10.1. Суммарная потребляемая мощность элементов, используемых в вольтметре, питающихся от различных напряжений равна:

при Uпит=+15 В »0.3Вт(»0.02А)

при Uпит=-15 В »0.3Вт(»0.02А)

при Uпит=+10.1 В »1.385Вт(»0.277А)

Исходя из этого наиболее подходящим является трансформатор ТПП258-127/220-50. Исходя из его характеристик можно сделать вывод, что допустимый ток вторичных обмоток трансформатора больше (для Uпит=±15 В более, чем в 20 раз, а для U=±5 В – почти в 1.5 раза) максимально возможного потребляемого тока элементами вольтметра для каждого из Uпит, а это значит, что данный трансформатор можно применять для питания элементов в схеме. Особенностью трансформатора типа ТПП является то, что у него, как правило, низкое напряжение вторичных обмоток, поэтому данный тип трансформатора применяется в основном для питания устройств в радиоэлектронике.

В качестве выпрямительных элементов используем микросхемы К142НД1 - набор диодов. Нумерация выводов приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 - Выпрямительный элемент К142НД1

В блокепитаниятакжеприменяютсясхемыделителейнапряжениядляполучения+10.1внарезисторахс2-29вравныхr2=1комиr3=2ком;-12.5внарезисторахr4=1комиr5=0.2комсдопусками 0.05%.

Для сглаживания пульсаций применены конденсаторы конденсаторы типов К50-20 на 2000мкФ (С1, С3, С5, С7, С9, С11) для сглаживания пульсаций, К40У-9 на 1мкФ (С2, С4, С6, С8, С10, С12) для борьбы с ВЧ помехами.

Схемы стабилизации напряжения служат для стабилизации в цепи выходного напряжения и выполнена согласно требованиям нашего вольтметра на стабилизаторах К142ЕН5А и К142ЕН8Б.

Схема включения приведена на рисунке 14.

Рисунок 14- Схема включения стабилизатора напряжения

Основные параметры трансформатора ТПП258-127/220-50 приведены в таблице 3, стабилизаторов К142ЕН5А и К142ЕН8Б – в таблице 4.

Таблица 3 – Параметры трансформатора

Номинальная мощность, ВА Напряжение вторичных обмоток, В Допустимый ток вторичных обмоток, А
31,0 11-12 13-14 15-16,17-18 19-20 21-22 0,475
10 9,98 20 2,6 2,6

Таблица 4 – Параметры стабилизаторов

Тип стабилизатора КнU,% КнI,% Uвых, В Iпот, мА
К142ЕН5А 0,05 3 4,9..5,1 10
К142ЕН8Б 0,05 1 14,55..15,45 10

Рисунок 15- Блок питания


Заключение

В данном курсовом проекте был разработан цифровой вольтметр (ЦВ), работающий по принципу двойного интегрирования и имеющий следующие технические характеристики:

Вид измеряемого напряжения – постоянное;

Пределы измерения0-10 В

Точность измерения0.1%

Время измерения0.01 с

Для питания цифрового вольтметра был разработан блок питания, вырабатывающий все необходимые напряжения.


Литература

1. В.Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы»; Справочник. Челябинск. «Металлургия», 1989 г.

2. «Резисторы». Справочник. М. «Радио и связь», 1993г.

3. «Конденсаторы». Справочник. М. «Радио и связь», 1993г.

4. «Цифровые и аналоговые интегральные схемы». Справочник. М. «Радио и связь», 1990г.

5. «Диоды». Справочник. М. «Радио и связь», 1990г.

6. «Полупроводниковые приборы: диоды, выпрямители, стабилитроны, тиристоры». Справочник. М «КУБ-а». 1994г.

7. В.С Гутников «Операционные усилители». М. «Энергия». 1975г.

8. Б.Л. Лисицын «Отечественные приборы индикации и их зарубежные аналоги».

9. «Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА». Справочник. Минск. «Беларусь». 1994г.

10. Вуколов Н.И, Михайлов А.Н., «Знакосинтезирующие индикаторы». Справочник. М. «Радио и связь», 1993г.

11. А.В. Шилейко «Электронные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи», 1989 г.

12. Цифровые интегральные микросхемы; Справочник. Минск. «Беларусь», 1991г. 13 В.С. Кострома, В.Я. Яцкевич «Электронные устройства в железнодорожной автоматике, телемеханике и связи». Методические указания по курсовому проектированию. Часть I. Разработка цифрового вольтметра.