Курсовая работа: Устройство терморегулятора и его виды

Очевидно, что с повышением температуры сопротивление термодатчика будет увеличиваться, следовательно будет увеличиваться и падение напряжения на нём.

Для подстройки и линеаризации ВАХ термометра в одно из плеч включаем подстроечный резистор R_подстр .

2.2 Расчет дифференциального включения ОУ

В данном, конкретном, случае наиболее приемлема схема дифференциального включения операционного усилителя, т.к нам необходимо усиливать разностный сигнал разбалансированного резистивного моста (приложение 1). Дифференциальное включение операционного усилителя показано на рисунке 3.

Рисунок 2 - Схема дифференциального включения ОУ.

На рисунке 2 приведена схема дифференциального включения ОУ. Найдем зависимость выходного напряжения ОУ от входных напряжений. Вследствие свойства а) идеального операционного усилителя разность потенциалов между его входами p и n равна нулю. Соотношение между входным напряжением U₁ и напряжением U_p между неинвертирующим входом и общей шиной определяется коэффициентом деления делителя на резисторах R₃ и R₄ :

U_p = U₁ R₄ / (R₃ +R₄ ) (4)

Поскольку напряжение между инвертирующим входом и общей шиной U_n = U_p , ток I₁ определится соотношением:

I₁ = (U₂ - U_p ) / R₁ (5)

Вследствие свойства c) идеального ОУ I₁ =I₂ . Выходное напряжение усилителя в таком случае равно:

U_вых = U_p - I₁ R₂ (6)

Подставив (4) и (5) в (6), получим:

(7)

При выполнении соотношения R₁ R₄ = R₂ R_3, U_вых = (U₁ - U₂ ) R_2/ R₁ (8)

В данном случае R₁ = R₃ =1 кОм и R₄ = R₂ =10 кОм, тогда по формуле (8) находим, что коэффициент усиления разностного сигнала примерно равен: R_2/ R₁ =10.

2.3 Расчет неинвертирующего включения

В качестве второго каскада преобразователя используем схему с регулируемой ООС, а значит и с регулируемым коэффициентом усиления, что дает нам возможность установить требуемую точность измерения температуры. При неинвертирующем включении входной сигнал подается на не инвертирующий вход ОУ, а на инвертирующий вход через делитель на резисторах R₁ =1кОм и R₂ =100кОм поступает сигнал с выхода усилителя (рисунок 3). Здесь коэффициент усиления схемы K найдем, положив U₂ = 0. Получим:

(9),

тогда коэффициент усиления равен - К = 101, такого усиления достаточно, чтобы реализовать индикацию стрелочным прибором.

Рисунок 3 - Неинвертирующее включение ОУ.

Как видно, здесь выходной сигнал синфазен входному. Коэффициент усиления по напряжению не может быть меньше единицы, т.к в цепь ООС кроме подстроечного сопротивления включено и постоянное (приложение 1).

В качестве блока питания можно использовать любой гальванически развязанный от сети блок питания с выходным напряжением не более 15 В, например серийно выпускаемый - БП - 15 ("ВЕСНА").

2.4 Силовая часть

Одним из условий курсового проекта - это обеспечение коммутируемой мощности P_н =1.2кВт. Такое условие выполняет схема представленная на рисунке 4. Ко входу силовой части подключается выход датчика температуры. При достижении установленной температуры, датчик замыкает цепь управления тринистором VS1. Этот тринистор, а вслед за ним и симистор МЫ2 закрываются, а нагреватель R_н обесточивается. При снижении температуры, датчик размыкает цепь, в результате чего тринистор и симистор открываются, а нагреватель R_н подключается к питающей его сети переменного тока. И так - до следующего замыкания датчика.

Рисунок 4 - Силовая часть терморегулятора

Выводы

Выполняя данный курсовой проект, я освоил методы расчета электронных устройств, повторил и закрепил пройденный материал, получил практические навыки работы в системе автоматического проектирования WorkBench 8.0.

Список литературы

1. Виглеб Г. Датчики. М.: МИР, 2009

2. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - Киев: высшая школа, 2003.

3. Семенов В.Ю. Приборы и устройства на операционных усилителях. - С. - Петербург: Солон - Р, 2003

Приложение