Измеритель сопротивления

Рис. 3.8.1. Выводы микроконтроллера.Назначение выводов:Vcc - Напряжение питания.GND - Общий провод.Port 0 - Порт 0. 8-битный открытый двунаправленный порт Вв./Выв. Port l - Порт 1 - двунаправленный порт ввода/вывода на 8 битов со внутренним напряжением питания.Port 2 - Порт 2 - двунаправленный порт ввода/вывода на 8 битов со внутренним напряжением питания.Порт 3 - 8-битный двунаправленный порт Вв./Выв.RST - Вход сброса (Reset). ALE Address Latch Enable - разрешение блокировки адреса. PSEN Program Store ENable - строб чтения для внешней памяти программ.EA/VPP External Access enable - разрешение внешнего доступа.XTAL1 - Инвертированный вход усилителя генератора и вход на внутренние часы. XTAL2 - Инвертированный выход усилителя генератора.Поскольку напряжение питания данной микросхемы составляет +5 В, то для ее питания также требуется использовать источник питания, который будет спроектирован далее.Индикаторы.Как и любое измерительное устройство, в измерителе сопротивления будет присутствовать интерфейс в виде:Светодиоды для индикации режима работыЖидкокристаллический индикатор для получения информации о текущем значении измеряемого сопротивленияВ это главе будут рассчитаны соответствующие группы по индикации устройства.Светодиоды.Установим два светодиода, которые будут характеризовать режим работы.Рис. 3.9.1. Индикация режима.Логика работы будет следующая, в режиме измерения малых сопротивлений ключ S1 будет замкнут на первый светодиод, в режиме больших на второй светодиод. Таким за счёт того, что диоды будут излучать разный спектр свечения будет определятся режим, в котором работает устройство.В качестве светодиода для диапазона измерения 1..10 кОм будем использовать светодиод АЛ102БМ, имеющий следующие параметры:МатериалGaP;Цвет свечениякрасный;Длина волны700 нм;Сила света Iv = 0,2 мКд;Видимый телесный угол 30 град;Цвет линзыкрасный;Форма линзыкруглая;Размер линзы 5 мм;Рабочая температура -60…70 °С.В качестве светодиода для диапазона измерения до 100 кОм будем использовать светодиод АЛ307ВМ, имеющий следующие параметры:МатериалGaP;Цвет свечения зеленый;Длина волны 567 нм;Сила света Iv = 0,4 мКд;Видимый телесный угол 30 град;Цвет линзы зеленый;Форма линзыкруглая;Размер линзы 5 мм;Рабочая температура -60…70 °С.Оба диода должны светиться мри протекании тока через них в 10 мА, в тоже время он не должен превышать 60 мА.Поскольку питание обеспечивается от 10 В рассчитаем резистор так, будто через него протекает 60 мА. В реальности же из-за прямого сопротивления на диоде он будет меньше, но значительно больше 10 мА, порядка 45-50 мА.Жидкокристаллический индикатор.Для определения номинала сопротивления используем жидкокристаллический индикатор DV-08020S1FBLY/R, имеющий следующие параметры:Количество символов8Количество строк2Тип кристалловSTN1Способ отображенияотраж./пропуск.Ориентация ЖКИвнизСпособ подсветкисветодиодн.Цвет подсветкижелто-зел.Напряжение питания5 ВПоскольку напряжение питания ЖКИ составляет 5 В, будем использовать для его питания тот же источник опорного напряжения, что и для микроконтроллера.Рис. 3.9.2. Индикация сопротивления.3.9.Источник питания.Теперь зная все уровни напряжений, которые нужно обеспечить для питания схем можно спроектировать систему питания.Рис. 3.10.1. Источник питания.Если первичный источник даёт возможность питаться от источника постоянного напряжения и тока в 10 В, что на практике часто встречается, то первым делом через интегральные стабилизаторы DD2 и DD3 создадим разнополярные уровни напряжения. Для этого возьмём схемы L4940V5(DD2)для поддержки 5 В и L7905СV(DD3) для -5 В. Таким образом, например, для микроконтроллера с ЖК-индикатором уже есть питание.По документации на эти стабилизаторы рекомендуется брать обвязывающие конденсаторы на 0,1 мкФ.Разработка методики настройки устройства.В данной главе будет рассмотрена методика измерения, которой руководствуется устройство.Зависимость Uвых от Rxа) Диапазон от 1 кОм до 10 кОм.б) Диапазон от 10 кОм до 100 кОм.Получившиеся графики:Рис. 4.1.1. Графики устройства.Как видим графики соответствуют действительности, в режиме малых сопротивлений можно получить номиналы от 1 кОм до 10 кОм и в режиме больших сопротивлений от 10 кОм до 100 кОм. По вышеперечисленным (формула в пунктах а. и б.) микроконтроллер и будет производить расчёты определяя тем самым сопротивление.Наладка устройства.Поскольку измерения производятся микроконтроллером, то измеритель сопротивления практически не требует наладки.Поверку разработанного измерителя сопротивлений будем проводить согласно ГОСТ 8.409-81 «Омметры. Методы и средства поверки».При проведении внешнего осмотра измерителя сопротивления должно быть установлено:соответствие комплектности;отсутствие следующих неисправностей и дефектов: неудовлетворительное крепление деталей электрических соединителей и конкретных зажимов;следы обугливания или повреждения изоляции токоведущих частей измерителя;грубые механические повреждения наружных частей омметра;наличие отсоединившихся частей внутри омметра.При опробовании проверяют исправность переключателей.Измерители сопротивления не должны иметь ни одной из перечисленных ниже неисправностей:недостаточно четкая фиксация положений переключателей;проворачивание креплений переключателей.Опробование выполняют по однозначным мерам сопротивления.Измеритель сопротивления не должен иметь следующих неисправностей:невозможность работы хотя бы на одном из поддиапазонов;скачкообразные изменения показаний при плавном изменении подключенного сопротивления.ЗаключениеДанная курсоваяработа была посвященаразработке измерителя сопротивлений с заданными техническими характеристиками.На первом этапе выполнения работы была детально изучена литература, касающаяся различных схемных реализаций измерителя сопротивлений, проведен патентно-реферативный поиск по теме проекта, выбраны наиболее удачные схемотехнические решения.Затем была разработана функциональная схемы. Исходя из требований технического задания была выбрана схема с использованием преобразования измеряемого сопротивления в пропорциональное ему напряжение на основе операционного усилителя. Поскольку согласно техническому заданию измеритель сопротивления должен иметь два диапазона измерений, то схема содержит две части, каждая из которых задействована в определенном диапазоне, а переключение между ними производится вручную пользователем.Далее была разработана электрическая принципиальная схема устройства. Произведены расчеты генераторов опорного напряжения для питания основной схемы и для питания микроконтроллера и индикатора. Рассчитаны необходимые номиналы элементов, произведен выбор операционных усилителей, микроконтроллера, жидкокристаллического индикатора, резисторов, стабилитрона и др. Для индикации используемого диапазона выбраны два светодиода разных цветов свечения.Кроме того, был подготовлен комплект соответствующей документации.Разработанный прибор удовлетворяет всем требованиям технического задания. Он практически не требует наладки, а в качестве радиоэлементов выбраны недорогие, преимущественно отечественные модели, что обуславливает легкость замены вышедшего из строя радиоэлемента и соответственно хорошую ремонтопригодность измерителя сопротивлений.Измеритель сопротивления позволяет измерять сопротивления в диапазоне до 1 кОм и до 100 кОм в зависимости от положения соответствующего переключателя. Выходной сигнал основной схемы представляет собой постоянное напряжение от 0,1 до 1 В.Питание устройства осуществляется напряжением постоянного тока 10 В.Списоклитературы1.Друзьякин И.Г., Лыков А.Н. Технические измерения и приборы. Пермь: изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 412 с.2.Щербаков В.И., Грездов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях. Справочник. Киев: Техника, 1983. – 215 с.3.www.fips.ru4.Гусев В.Г., Гусев Ю.И. Электроника и микропроцессорная техника. М.: Высшая школа, 2005. – 790 с.5.П.В. Едмуратский, А.А.Косякин, Г.П.Лычкина: Справочное пособие по основам электротехники и электроники. М.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1995. – 352 с.6.Быстров Ю. А., Мироненко И. Г. Электронные цепи и микросхемотехника. Москва. Высшая школа, 2002. - 384 с.7.Жеребцов И.П. Основы электроники. Ленинград: Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.8.Данилов Р.В., Ельцова С.А., Иванов Ю.П. и др. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. Справочник. М.: Радио и связь, 1987. - 384 с.9.Крутякова М.Г. Чарыков Н.А. Юдин В.В. Полупроводниковые приборы и основы их проектирования. М.: Радио и связь, 1983. – 352 с.10.Мокеев О. Полупроводниковые приборы и микросхемы. М.: Знание, 1988. – 112 с.11.Бечева М.К.и др. Электротехника и электроника. Учебное пособие М.: Высшая школа, 1991. – 224 с.12.Ушаков В.Н. Электротехника и электроника. М.: Радио и связь, 1997. – 328 с.13.Денискин Ю.Д., Жигарев А.А., Смирнов Л.П. Электронные приборы. М.: Изд-во Энергия, 1980. – 280 с.14.Абрамов В. Электронные приборы и устройства. М.: Транспорт, 1989. – 112 с.15.Харченко В.М. Основы электроники. Учебное пособие для техникумов. М.: Энергоиздат, 1982. – 352 с.ПриложенияПриложение 1 – таблица элементовПриложение 2 – Принципиальная схема устройства.Приложение 1Таблица элементов:Тип элементаОбозначениеМодельХарактеристики Прим.РезисторыR1,R2,R3,R13,R14,R21,R10,R11,R23,R12CF-100(C1-4)1 Вт, 1кОм<2 ВтR15,R16,R17R4CF-100(C1-4)1 Вт, 100 кОм<2 ВтR5CF-100(C1-4)1 Вт, 9.1 кОм<2 ВтR18CF-100(C1-4)1 Вт, 160 Ом<2 ВтR6,R7,R8,R9,R4CF-100(C1-4)1 Вт, 10 кОм<2 ВтR5CF-100(C1-4)1 Вт, 120 Ом<2 ВтКонденсаторС4,С6,С7,С5X7R63 В, 0.1 мкФКерамич.С2NPO63 В, 100 ПфПленоч.С3APE56763 В, 1,6 мкФКерамич.С1X7R63 В, 470 нФКерамич.Стабилизат.DD2L4940V50..18 В в 5 ВDD3LC7909CV0..18 В в -5 ВМикрокнтр.DD1АТ89С51Питание 5 ВЖК-индик.HB1DV08020S1YRПитание 5 ВДиодыD11N49341А,50 В, 1МГцВЧ-диодD2LED1АЛ102БМ Ток включ. 10 мАСвето-диодLED2АЛ307ВМТок включ. 10 мАСвето-диодОУOP1MC33201D2GВых ток 80 мА,Питание Общ. Назнач.OP2OP3OP4OP5OP6Переключ.S1DS1040-01RNDIP-переключательS2Приложение 2