Реферат: Блок возбуждения для ВТП
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Техническое задание к курсовому проекту.
Блок возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов.
1. Генератор дискретной (синусоидальной) частоты с параметрами:
(рабочий диапазон частот задает оператор в пределах максимального);
число дискретов в диапазоне: от 10 до 20;
коэффициент гармоник не более 1 % :
2. Нагрузкой для генератора служит катушка размещенная на объекте контроля:
число витков возбуждающей катушки: 20;
число витков измерительной катушки: задается оператором от 10 до 20;
диаметр возбуждающей катушки: от 4 до 20 мм;
диаметр измерительной катушки: задается оператором от 4 до 20 мм;
Площадь контролируемого участка S=5 см 2
;
Основные технические характеристики
· диапазон рабочих температур: от 5 до 45 о
С;
· давление: от 700 до 800 мм.рт.ст.;
Вихретоковые методы контроля основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки. Синусоидальный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на измерительную катушку преобразователя, наводя в ней ЭДС или изменяя ее полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него. Особенность вихретокового преобразователя в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Получение первичной информации в виде электрических сигналов, бесконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автоматизации вихретокового контроля. Одна из особенностей ВТМ состоит в том, что на сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами. Однако им свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду. Сильное влияние на полученные результаты оказывают нелинейные искажения сигнала, подаваемого на задающую катушку. Для обеспечения универсальности, установка начальных условий, а также обработка полученной информации современных преобразователей должна осуществляться при помощи компьютеров, тогда каждый режим работы преобразователя будет обрабатываться отдельной программой. В данной работе разрабатывался генератор синусоидального сигнала для накладного вихретокового преобразователя, амплитуда тока в котором порядка 10 мА, а нелинейные искажения порядка 1%. Частота сигнала должна задаваться программным путем, с использованием микропроцессорной техники.
Ниже приводятся типы уже существующих преобразователей:
Ферро- и неферро-магнитные прутки и трубы 1‑47 мм
2. Структурная схема разрабатываемого устройства.
· БВ - блок возбуждения; (нужно разработать в этом семестре)
· ВТП - вихретоковый преобразователь;
· АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
Блоком возбуждения в данном устройстве является широкополосный генератор напряжения синусоидальной формы. БВ состоит из синтезатора частот (СЧ) и
формирователя сигнала (ФС) заданной формы. Рассмотрим их структурные и электрические схемы более подробно.
f c
- частота сигнала подающегося на вход формирователя сигнала
В качестве ОГ выбираем генератор с кварцевым резонатором на 16 МГц микросхема РК374.
3.1.2. Счетчики -делители частоты
M
и
N
.
Счетчик М служит для задания шага изменения частоты. Счетчик N необходим для обеспечения сетки частот изменяющихся с заданным шагом f ог
/M. Предполагается что счетчики управляются цифровым кодом с ЭВМ. Выбираем счетчики серии КР1554ИЕ10
(аналог -74ALS161AN фирмы National ,USA). Микросхема КР1554ИЕ10 - это четырехразрядный двоичный синхронный счетчик. Счетчик запускается положительным перепадом (фронтом) тактового импульса на входе С. Сброс всех триггеров счетчика в нулевое состояние осуществляется по общему входу R(инв.). Режим параллельной загрузки информации устанавливается подачей напряжения низкого уровня на вход разрешения параллельной загрузки PE(инв.) , при этом предварительно установленная на входах D0...D3 информация по фронту импульса на входе С записывается в триггеры счетчика. Для синхронного каскадирования микросхема КР1554ИЕ10 имеет вход разрешения счет ЕСТ , вход разрешения переноса ЕСR и выход переноса CR. Счетчик считает тактовые импульсы , если на входах ECT и ECR подано напряжение высокого уровня. Вход ECR последующего счетчика соединяется со входом CR предыдущего счетчика.
вход установки в состояние «лог. 0»
Предполагается что цифровые входы данных
D0...D3
, а также входы
R
(инв.)
, ECT , ECR
и
PE
(инв.) будут управляться с ЭВМ , соответствующим программным и аппаратным обеспечением .
3.1.3. Фазово-частотный детектор (ФЧД).
Если на схему ФЧД приходят равные частоты f ог
/M и f вых
/N то из условия равенства этих частот получаем . В качестве ФЧД выбираем ИМС исключающее « или » серии К155ЛП5
(Аналог 74ALS86).
3.1.4. Генератор управляемый напряжением (ГУН).
ГУН - генератор , частота которого пропорциональна управляющему напряжению. Выбираем ИМС К531ГГ1
(Аналог 74S124N).
Микросхема 531ГГ1-представляет собой два генератора. Частота каждого генератора управляется напряжением. Каждый генератор представляет собой автомультивибратор , имеющий вход управления частотой (УЧ) выводы 1 и 2 и диапазоном частоты (Д) выводы 14 и 3. К выводам 12 и 13 подсоединим кварцевый резонатор КР374 на 16МГц. 16,15 - Uп; 9,8-общий вывод. Для обеспечения заданного диапазона частоты ко входам 4-5 присоединяем конденсатор емкостью с=2 пФ ( КД‑1‑2пФх100В
).
Для управления работой ГУН служит интегратор на операционном усилителе
Параметры R и С выбираем из условия , что постоянная времени интегрирования должна быть больше максимальной длительности сигнала в 10 раз.
Выбираем R=100 КОм (МЛТ-0.25-100 кОм ±5%) ; С=1 мкФ ( К50‑6‑1мкФх6.3 В
);
Таким образом постоянная времени интегратора будет t и
=R*C=100 мс;
Интегратор выполним на основе быстродействующего ОУ 544 УД2
:
Выходное напряжение интегратора будем рассчитывать по формуле:
Посчитаем погрешность интегрирования, связанную с дополнительным напряжением на входе ОУ из-за неидеальности его свойств.
Относительная ошибка интегрирования:
Íàéäåì ÷àñòîòó wâ : wâ=1/(Ku+1)RC=2.10-4 Ãö.
Формирователем сигнала заданной формы является восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой КР1533ИР8
(Аналог 74ALS164). Микросхема КР1533ИР8 представляет собой восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой. Наличие двух входов последовательной загрузки A и B позволяет использовать один из них в качестве управляющего загрузкой данных: низкий уровень напряжения хотя бы одном из них по положительному фронту тактового импульса устанавливает первый триггер регистра в состояние низкого уровня напряжения , в то же время [RU1]
высокий уровень напряжения на управляющем входе позволяет по другому входу осуществлять ввод данных в последовательном коде. Частота следования импульсов по входу С - не более 50 МГц , т.е. вполне пригодно т.к. максимальная частота дискретного синусоидального сигнала будет на выходе f вых
= 50/16 » 3МГц , что соответствует техническому заданию.
КР1533ИР8 формирует дискретный периодический сигнал аппроксимированный функцией , где
При однополярном питании данный сигнал сдвинут относительно нулевой точки на постоянную составляющую E п
/2.
3.2.1. Расчет номиналов резисторов.
Данная схема может обеспечить R вых
=5КОм ;
Запишем систему уравнений для нахождения номиналов резисторов: (3)
После расчета и округления до ближайших номинальных значений получаем:
R1=R8=150КОм (МЛТ-0.25-150 кОм ±5%);
R2=R7=47КОм (МЛТ-0.25-47 кОм ±5%) ;
R3=R6=33КОм (МЛТ-0.25-33 кОм ±5%) ;
Полезный сигнал на выходе регистра аппроксимируется ступенчато, что соответственно вносит свои погрешности и искажения. Возьмем сигнал для примера с частотой f=1000 Гц и числом дискретов N=16 ;
Рассмотрим погрешность на половине периода
Для аппроксимации данного сигнала рассмотрим функцию:
, где floor(x) - функция , возвращающая ближайшее целое число меньшее или равное аргументу (х вещественный).
Относительную погрешность пронормируем по истинному значению сигнала
Рассмотрим спектр сигнала на выходе ФС. Для этого применим разложение в ряд Фурье для периодического сигнала dcos(t). Найдем коэффициенты для разложения в ряд по косинусам:
Так как значение напряжения на выходе ФС между отсчетами времени
постоянно , то заменим интеграл на сумму :
Определим коэффициент гармоник в процентах :
Спектр сигнала на выходе ФС выглядит следующим образом:
Таким образом видно , что коэффициент гармоник достаточно велик и нужно применить ФНЧ, отсекающий высшие гармоники спектра сигнала.
3.2.3. П
ерестраиваемый фильтр управляемый цифровым кодом.
Коэффициент передачи К(f) такой схемы равен:
Рассчитаем подавление гармоник спектра сигнала в децибелах Kпод :
Найдем коэффициент гармоник после ФНЧ , амплитуды гармоник станут соответственно:
что соответствует техническому задания (К гарм
< 1 %)
Но нам нужен перестраиваемый фильтр следовательно вместо резисторов будем использовать токовый ЦАП 572ПА1
.
Для реализации динамических свойств ЦАП на выходе нужно использовать быстродействующий ОУ с коэффициентом усиления по напряжению не менее 104.
В качестве ОУ выбираем быстродействующий К544УД2
Схема фильтра управляемого цифровым кодом:
Так как время установления выходного напряжения после подачи кода на
вход ЦАП tуст равно 5 мкс, соответственно частота дискретизации fдискр должна быть не более 200 кГц, а с учетом того что по теореме Котельникова синусоиду можно восстановить лишь при наличии двух дискретов на период, то максимальная частота не может быть выше 100 кГц. То есть С равно:
Данный фильтр управляется цифровым двоичным кодом N (этот код соответствует коду из синтезатора частот) следовательно изменяя код N будет изменяться
частота сигнала f c
, сопротивление резистивной матрицы ЦАП , постоянная времени интегратор t и
и соответственно частота среза фильтра f ср
.
Т.о. блок возбуждения для вихретокового преобразователя обеспечивает подачу на накладной вихретоковый датчик синусоидального сигнала амплитудой 10 мА во всем диапазоне частот 1КГц-2.5 МГц , коэффициент гармоник сигнала при этом около 0.6%, что соответствует техническому задания.
1) Справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы", Москва, "Радио и связь" 1989 г.
2) Справочник "Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП", Москва, "Радио и связь" 1994 г.
3) Справочник "Резисторы", Москва, "Радио и связь" 1991 г.
4) Справочник "Расчет индуктивностей", Ленинград, "Энергия" 1970 г.
5) Справочник "Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий" том 2, Москва, "Машиностроение" 1986 г.
3) В.Н. Гусев, Ю.М. Гусев "Электроника", Москва, "Высшая школа" 1991г.
Название: Блок возбуждения для ВТП
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: реферат
Добавлен 04:36:13 28 марта 2011 Похожие работы
Просмотров: 9
Комментариев: 20
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Реферат: Блок возбуждения для ВТП
Реферат: Личность руководителя. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа по теме Правовые основы уголовно-процессуального представительства и вопросы его совершенствования
Реферат: Творческая индивидуальность педагога
Ремонт Промышленного Оборудования Дипломная Работа
Институт Присяжных Заседателей В Российской Федерации Реферат
Дипломная работа: Профориентационная работа со старшеклассниками
Курсовая работа по теме Многообразие форм собственности как необходимое условие функционирования рыночной экономики
Контрольная работа: Социальные отношения. Конфликтная модель устройства общества
Дипломная работа: Институт президентства и его влияние на мировую политику. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение По Роману Капитанская Дочь
Отчет по практике по теме Деятельность ресторана 'Сахар'
Эссе Секрет Цена 2022
Эссе На Тему Поправки В Конституцию
Курсовая работа: Классификация и компетенция криминалистических экспертиз
Контрольная Работа По Произведению Поединок Куприн
Курсовая работа по теме Разработка проекта конного специализированного тура 'Усадьба 'Овстуг'
Реферат: Управление персоналом 14
Сочинение Про Листопад 5 Предложений
Доброе Чтение Сочинение
Дипломная работа по теме Воспитание патриотических качеств личности молодёжи при занятиях борьбой
Курсовая работа: Оценка бизнеса при реорганизации предприятия
Реферат: Обеспеченность трудовыми ресурсами и факторы повышения производительности труда
Реферат: Заходи по профілактиці та лікуванні хвороб риб. Хвороби коропа