Download
1 / 11
120 likes | 349 Views
Тринадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва». Кафедра ИУ4 МГТУ им. Н.Э. Баумана «Проектирование и технология производства электронно-вычислительных средств». ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА ОСНОВЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
E N D
Тринадцатая научная конференция «Шаг в будущее, Москва» Кафедра ИУ4 МГТУ им. Н.Э. Баумана «Проектирование и технология производства электронно-вычислительных средств» ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА ОСНОВЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ • Автор Говердовский Андрей Дмитриевич Москва, лицей № 1581, • при МГТУ им. Н.Э. Баумана Научный руководитель Гриднев Владимир Николаевич доцент, кандидат технических наук кафедры ИУ4 МГТУ им. Н.Э. Баумана Москва, 2010
Цель, объект, решаемые задачи Цель проекта -сборка, модификация, исследование и тестирование цифрового вольтметра на основе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) ICL7107. Актуальность работы. В настоящее время существует необходимость в надежном и компактном цифровом устройстве для измерения напряжения в различных электрических цепях и схемах. Таким устройством является вольтметр от компании «Мастер Кит».
Основные особенности устройства Учитывая область применения исследуемого устройства, надо отметить основные свойства, которыми обладает рассматриваемый цифровой вольтметр: 1. Широкий спектр измеряемого напряжения с высокой точностью; 2. Возможность варьирования питающего напряжения в пределах 8..15В; 3. Конструкция, обеспечивающая удобную работу с устройством Рис. 1 – Структурная схема
Модификация устройства • Для обеспечения удобной работы с вольтметром дополнительно были установлены: • Ножки • Клеммовые зажимы • Слот для питающего напряжения • Кнопка включения/выключения устройства Рис. 2 – Устройство в сборе Рис. 3 – Устройство после модификации
Принципиальная схема устройства Рис. 4 – Принципиальная схема устройства
Схема формирования отрицательного напряжения Рис. 6 – Схема формирования отрицательного напряжения Рис. 5 – Моделяция схемы в компьютерной программе PSpice Данная схема преобразует поступающее на ее вход положительное напряжение в отрицательное. Это необходимо для работы АЦП.
Рис. 7 – Напряжение на входе схемы (+5В) Рис. 8 – Напряжение, подаваемое на базы транзисторов TR1 и TR2 Рис. 9 – Напряжение на выходе схемы (-5В) Схема была смоделирована в программе PSpice; также были проведены исследования реального устройства при помощи осциллографа.
Аналого-цифровой преобразователь Данный АЦП является интегрирующим, разрядным. Пилообразный сигнал линейно нарастает до некоторого уровня, затемспадает до нуля. В момент начала нарастания запускается счётчик времени. Когда пилообразный (эталонный) сигнал достигает уровня входного сигнала, компаратор срабатывает и останавливает счётчик; значение считывается со счётчика и подаётся на выход АЦП. Рис. 10 – Зависимость выходного напряжения в интегрирующем АЦП Рис. 11 – Простейший интегрирующий АЦП Тогда входящее напряжение вычисляется по следующим формулам: }
Стабилизатор напряжения LM7805 Рис. 12 – Структурная схема стабилизатора напряжения Рис. 13 – Принципиальная электрическая схема микросхемы стабилизатора напряжения Микросхема LM7805 обеспечивает стабильное напряжение в +5В, необходимое для питания АЦП. Также использование этого компонента позволяет нам увеличить диапазон питающего напряжения устройствадо 8..15В.
Тестирование работы цифрового вольтметра 1. Устройство собрано и проверено на правильность монтажа 2. Проверена правильность подключения источника напряжения 3. Образцовый и тестируемый вольтметры подключены параллельно и источнику напряжения в +1,5В. Отрицательный вывод питания соединен с общим проводом "-" вольтметра 4. Вращая подстроечные резисторы, показания настаиваемого вольтметра приравниваются к показаниям образцового вольтметра Рис. 14 – Электрическая схема тестирования вольтметра Рис. 15 – Результаты тестирования
Заключение В результате работы были выполнены следующие задачи: • Сборка устройства • Модификация, что обеспечило удобную работу с устройством • Исследованы принципы работы устройства • Настройка и тестирование правильности работы • Данный вольтметр позволяет измерять • напряжение от 0 до 1000 В с дискретностью 0,1 В и может использоваться также в составе различных радиолюбительских конструкций (например, в самодельном блоке питания). Ниже представлены технические характеристики получившегося устройства: • Напряжение питания: 8…15 В • Ток покоя, не более: 120 мА • Измеряемое напряжение: 0,1…999 В • Размеры печатной платы основной: 68х70 мм • Размеры печатной платы индикаторов: 68х26 мм
