Курсовая работа на тему Цифровой термисторный термометр

ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 2
1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА 4
2 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРА—ЧАСТОТА 5
3 ГЕНЕРАТОРА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ 7
4 БЛОК ПИТАНИЯ 10
5 СЧЕТЧИК 11
6 КОНСТРУКЦИЯ И ДЕТАЛИ 12
7 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 15
ПРИЛОЖЕНИЕ А - ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 16
А.1 ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 21
А.2 МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 24
А.2.1 МЕТОД ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ФОЛЬГИРОВАННОГО ДИЭЛЕКТРИКА 25
А.2.2 МЕТОД С ПРИМЕНЕНИЕМ АКТИВИРУЮЩИХ ПАСТ 27
А.2.3 МЕТОД ПЕРЕНОСА ИЗОБРАЖЕНИЯ С ЗАПРЕССОВКОЙ В ИЗОЛЯЦИОННОЕ ОСНОВАНИЕ 27
А.3 МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 28
А.3.1 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД 28
А.3.2 КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД 29
А.4 МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 30
А.5 ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПЕЧАТНЫМ ПЛАТАМ 32


ВВЕДЕНИЕ

Повсеместное использование АЦП (Аналогово-цифровых преобразователей) позволило "оцифровать" также и приборы для измерения температуры. Цифровой термометр состоит из следующих частей:
Тепловой чувствительный элемент (как правили это - терморезистор, через который протекает ток);
АЦП;
Дисплей;
Схема включения, настройки и формирования выходных сигналов для передачи на прочие (исполнительные) устройства;
Элемент питания.
Диапазон цифровых термометров простирается от минусовых температур (-100 °С) до тысячи градусов выше "0". Точность от 0,01 градуса - определяется только качеством термочувствительного элемента. В чем же состоят основные отличия цифрового термометра от жидкостного? Во многих сферах деятельности ранее использовались жидкостные термометры на ртутной или спиртовой основе. Они имели массу недостатков:
хрупкость (колба, содержащая жидкость, состояла из стекла, чтобы пользователь мог видеть показания);
относительная вредность содержимого колбы (особенно ртути);
недостаточная точность показаний и сложность градуировки.
Цифровой термометр избавлен от всех этих недостатков. К тому же использование цифровых электрических схем позволило проводить компьютерную обработку результатов измерения и (или) передавать данные результаты на любые расстояния (например, через Интернет или даже из космоса). Относительным недостатком цифрового термометра может служить его зависимость от питания, но потребление цифровых термометров (особенно с ЖК-дисплеем) настолько мало (да к тому же есть модели с питанием от солнечных батарей), что этим можно пренебречь.
В данном курсовом проекте, мы разрабатываем систему измерения температуры состоящую из преобразователя температура—частота , генератора прямоугольных импульсов , счетчика импульсов с дешифратором , блока питания и индикатора.


Рисунок 0 – функциональная схема цифрового термометра
С помощью датчика снимается уровень напряжения, соответствующий определенной температуре окружающей среды, затем с помощью аналого-цифрового преобразователя напряжение аналогового сигнала преобразуется в цифровую форму для последующего отображения уровня сигнала цифровым индикатором.



1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА




Рисунок 1 – Структурная схема цифрового термометра

Структурная схема термометра показана на рисунке 1. Прибор состоит из пяти основных блоков: преобразователя температура—частота (блок 1), генератора прямоугольных импульсов (блок 2), счетчика импульсов с дешифратором (блок 3), блока питания (4) и индикатора (блок 5).
Блок 1 преобразует прямое падение напряжения на датчике (диоде) в частоту. Импульсы с выхода преобразователя-интегратора заполняют прямоугольные импульсы, идущие с генератора, и далее поступают на счетчик — блок 3, который преобразует эти пакеты импульсов в код управления семисегментными индикаторами. Во время счета импульсов индикаторы не горят — они заперты сигналом, приходящим с генератора, который также вырабатывает сигнал сброса показаний в конце цикла индикации. Блок питания 4 вырабатывает все необходимые напряжения для питания блоков термометра.

2 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРА—ЧАСТОТА




Рисунок 2 – Преобразователь температура-частота


Температурная зависимость падения напряжения на р-п переходе при фиксированном токе через него и малая нелинейность характеристики температура — напряжение позволяют применять полупроводниковые диоды в качестве датчиков температуры. С такими датчиками можно изготавливать электронные термометры, не вводя в приборы специальные линеаризующие устройства. В преобразователе используется датчик — диод VD5, PTS 61 резистивный датчик температурный, падение напряжения на котором необходимо для работы интегратора. Интегратор собран на операционном усилителе DA2 К574УД1Б, имеющем большую скорость нарастания выходного напряжения, чем обеспечивается высокая скорость отслеживания и достигается точность преобразования, равная 0,1 °С. Когда интегрирующий конденсатор С3 заряжается до напряжения —10 В, интегратор сбрасывается однопереходным транзистором VT2. Опорное напряжение, задающее порог отпирания однопереходного транзистора и стабилизирующее ток через датчик R13, обеспечивается термостабилизированньй стабилизатором VD1, VD2. Выходное напряжение интегратора через дифференцирующую цепочку C4R16 поступает на токовый ключ—транзистор VT3, формирующий пакеты импульсов. На базу VT3 приходят сигналы преобразователя и генератора прямоугольных импульсов.

PTS 61 резистивный датчик температуры:
Диапазон температур класс Б: -50+400
Imax 3mA
Рабочая температура -50 + 75

Операционный усилитель К574УД1Б:
Число ОУ в одном корпусе 1
Минимальное напряжение питания, В 13.5
Максимальное напряжение питания, В 16.5
Ток питания в пересчете на усилитель, мА 10
Входное напряжение смещения, мВ 50
Входной ток при 25оС, мкА 0.0005
Температурный дрейф нуля, мкВ/оС 100
Коэффициент усиления с разомкнутой ОС, дБ 20000
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс 50
Температурный диапазон -4А...+125





3 ГЕНЕРАТОРА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Генератор собран на операционном усилителе DA1 К140УД8Б, обеспечивающем выходное напряжение прямоугольной формы с периодом 4 с. Скважность импульсов устанавливается резистором R2 так, что отношение длительности импульса к паузе равно 1:3. За время длительности импульса, равное 1 с, на вход счетчика поступают импульсы, количество которых пропорционально измеряемой температуре за время паузы, равное 3 с, эта информация высвечивается индикатором. Во время счета индикаторы заперты напряжением —15 В, приходящим с генератора