Курсовая работа: Проектування вимірювальної системи температури
Дана схема має високу швидкодію, зменшує габаритність системи, але підвищується її собівартість за рахунок первинних датчиків.
Для того, щоб порівняти вище наведені структурні схеми занесемо основні параметри системи до таблиці і порівняємо (таблицю 2.1).
Таблиця 2.1 – Порівняння структурних схем
| Параметр | І | II | ІІI | Ідеальна система |
| Простота реалізації | 0 | 0 | 1 | 1 |
| Надійність | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Точність | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Швидкодія | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Собівартість | 1 | 0 | 0 | 1 |
| Габаритність | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Σ Еі | 3 | 3 | 5 | 6 |
| Σ0 = Σ Еі / Σ Еіс | 0,5 | 0,5 | 0,83 | 1 |
Обчислимо узагальнений коефіцієнт якості, який знаходиться за наступною формулою:
. (2.1)
Узагальнений критерій якості першої схеми:
.
Узагальнений критерій якості другої схеми:
.
Узагальнений критерій якості третьої схеми:
Як бачимо з розрахунків, критерій якості третьої схеми більший, ніж для інших структурних схем. Виходячи з цих розрахунків можна зробити висновок, що для поставленої нами задачі більше підходить структурна схема, представлена на рисунку 2.3.
Отже, ми запропонували оптимальний варіант структурної схеми. Використаємо цю схему для побудови електричної принципової схеми системи, що розробляється.
2.2 Оптимальний варіант структурної схеми
На основі попередніх досліджень проведених вище. Ми зробили
висновок, що наша система буде розроблятися за такою схемою як зображена на рисунку 2.3. Система побудована за такою схемою матиме найкращі технічні характеристики та задовольнятиме технічним вимогам поставленим в завданні (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 – Структурна схема системи для вимірювання температури
Отже, інформаційно – вимірювальна система вимірювання температури матиме вигляд :
Т/^ – датчик, призначений для вимірювання температури;
Мх – мультиплексор;
– аналого-цифровий перетворювач - це функціональний пристрій, призначений для перетворення аналогової величини, в даному випадку постійної напруги в цифровий код;
MCU – мікроконтролер;
USART/RS485 – прилад який призначений для перетворення інтерфейсу з USART в RS485;
РС – персональний комп’ютер, або інша обчислювальна машина.
Розглянемо детальніше переваги і роботу системи для вимірювання температури. Обрана схема має ряд переваг над попередніми, головною перевагою даної реалізації схеми є простота в реалізації схеми, для розробки цієї схеми ми затратимо набагато менше конструкторських зусиль, але це призвело до того, що більшої уваги прийдеться затратити на написання програмного забезпечення і забере більше часу у програмістів для реалізації програмування мікроконтролера. Але, завдяки того, що дана схема має малу кількість комплектуючих деталей вона є більш завадостійкою, як наслідок отримання реального сигналу спрощується. Це в свою чергу призводить до того, що точність та надійність цієї системи збільшується. А також дана схема має набагато менше енергоспоживання ніж вище розглянуто.
Тепер розглянемо роботу системи для визначення температури. Після того як датчики для визначення температури підключені до живлення вони починають вимірювати температуру в середовищі, де вони безпосередньо знаходяться і під дією зовнішніх факторів починають формувати аналоговий сигнал. Після того, як з персонального комп'ютера буде поданий запит про стан того чи іншого датчика, мікроконтролер подає сигнал мультиплексору про підключення того чи іншого вимірювального каналу, далі аналоговий сигнал з будь-якого датчика подається на АЦП, де аналоговий сигнал перетворюється в цифровий код і потім подається на мікроконтролер. Далі мікроконтролер обробляє ці дані і через блок гальванічної розв'язки передає на перетворювач інтерфейсів інформацію формату інтерфейсу USART, перетворювач міняє формат даних в зручну для порту RS – 485, яким обладнаний комп’ютер, вже підготовлену кодову інформацію комп’ютер в свою чергу розшифровує її і подає в зручній для оператора формі або на пристрої контролю, які можуть керувати процесом і надалі при будь-яких критичних ситуаціях. Ще важливим блоком структурної схеми є блок гальванічної розв'язки, який виконує роль буфера між мікроконтролером та перетворювачем інтерфейсу, і призначений для захисту порту персонального комп'ютера від потужних завад, які можуть призвести до випалення порту ЕОМ. Завдяки цьому блоку значно підвищується завадостійкість надійність системи.
3. Розробка електричної принципової схеми системи вимірювання температури
3.1 Вибір мікроконтролера