Система централизованного контроля температуры. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.

👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.


Помощь в написании работы, которую точно примут!

Похожие работы на - Система централизованного контроля температуры

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе


Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе


Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе


Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе


Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе


Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе


Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Нужна качественная работа без плагиата?

Не нашел материал для своей работы?


Поможем написать качественную работу Без плагиата!

Пояснительная
записка к курсовой работе


Система
централизованного контроля температуры










.1
Выбор первичного преобразователя температуры


.
Структурная схема разрабатываемого устройства


.1
Выбор основных элементов устройства и их характеристики


5.
Анализ проводного подсоединения последовательной цепочки датчиков к МК


В пояснительной записке к курсовому проекту
изложен результат разработки системы централизованного контроля температуры
(СКТ), в состав которой входит микроконтроллер 51-го семейства. В работе
синтезирована принципиальная схема СКТ, разработано программное обеспечение
(ПО) управления микроконтроллером.









Система централизованного контроля температуры
(СЦКТ) предназначена для измерения температуры объекта и получении информации о
выходе температуры разных точек объекта за границы уставок.


Система централизованного контроля (СЦК)
позволяет собирать и обрабатывать большое количество информации, а оператору
предоставить в удобной форме необходимую её часть. В работе реализована СЦК для
измерения температуры.


СЦК осуществляет измерение температуры при
помощи нескольких датчиков. Вывод информации осуществляется при помощи
жидкокристаллического индикатора (ЖКИ). Одной из задач СЦКТ, помимо вывода
информации о температуре, является контроль заданного значения температуры.
Выход температуры за границы заранее заданных уставок отображается на дисплее
автоматически с указанием канала.


СЦКТ применяются для контроля температуры
объектов разного рода. Это может быть объект для лабораторных измерений,
промышленный объект (сельскохозяйственный инкубатор), датацентр и т.д.


В основе СЦК лежит микроконтроллер (МК) 51-го
семейства [1]. МК предназначен для управления различными электронными
устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с
заложенной в него программой. На сегодняшний день микроконтроллеры часто
используются при проектировании различных электронных устройств, в частности,
микроконтроллеры очень часто встречаются в составе измерительных вычислительных
систем.


В СЦКТ присутствует жидкокристаллический
индикаторный модуль (ЖКИМ) для вывода различной буквенно-цифровой информации.
Большинство ЖКИМ объединяет наличие контроллера HD44780 [2] фирмы Hitachi,
ставшего практически промышленным стандартом.







Техническое задание на курсовую
работу




. Полное наименование темы: Система централизованного
контроля температуры


.1 Система предназначена для измерения
температуры объекта и получения информации о выходе температуры различных точек
объекта за границы уставок


.2 Область применения системы - практика лабораторных
и промышленных измерений


.1.1 Нормальные условия применения по ГОСТ
22261-94. Допуск на отклонение от нормального значения температуры ±1 о С.


.1.2 Рабочие условия применения в соответствии с
требованиями ГОСТ 22261-94 к СИ 2 группы.


.2 Основные технические требования.


.2.1 Первичный преобразователь фирмы ANALOG
DEVICES


.2.2 Диапазон измеряемых температур: 0 - 100
о С с разрешением в 0.1 о С


.2.3 Количество каналов измерения - 5.


.2.4 Время опроса канала не более 0.5 с.


.2.5 Количество уставок для регулирования
температуры не менее 50 через 2% от диапазона измерений.


.2.6 Зона предельных уставок для каждого канала
не менее 2% от диапазона измерений.


.2.7 Допускаемая приведенная погрешность измерений
температуры по каждому каналу в рабочих условиях не более 1%. Возможности
уменьшения погрешности исследуются в работе.


.2.8 Сопротивление линии связи не более 10 Ом.


.2.9 В системе должна быть обеспечена индикация
значений измеряемой температуры в цифровой форме для любого канала по вызову
оператора.


.2.10 В системе должна быть индикация о выходе
температуры за границы уставок для вызываемого канала. Выход температуры за
границы уставок индицируется автоматически с указанием канала.


.1 В системе применить ОМК семейства 51


.2 В качестве цифрового индикатора использовать
жидкокристаллический индикаторный модуль со встроенным контроллером HD44780.









Согласно техническому заданию (ТЗ) необходимо
спроектировать систему централизованного контроля температуры. ТЗ накладывает
некоторые условия на проектируемое устройство:


. Диапазон измеряемых температур: 0 - 100 о С
с разрешением в 0.1 о С


. Время опроса канала не более 0.5 с.


. Допускаемая приведенная погрешность измерений
температуры по каждому каналу в рабочих условиях не более 1%.


Данные параметры оказывают влияние на ход
проектирования - выбор первичных преобразователей, выбор МК, разработка ПО.




.1 Выбор первичного преобразователя
температуры




Согласное ТЗ необходимо выбрать датчик
температуры фирмы Analog
Devices.Датчик должен
удовлетворять следующим требованиям:


) Наименьшая максимальная погрешность в
диапазоне измерений,


) Разрешающая способность ≤0.1 о С,


Был проанализирован ряд датчиков данной фирмы,
удовлетворяющих требованиям ТЗ (таблица 1).


Все датчики, представленные в таблице 1
удовлетворяют требованиям ТЗ. Был выбран датчик типа TMP06 [П3], т.к. он имеет
наименьшую максимальную погрешность измерения 0.25°C как и датчик типа
ADT7320,но имеет более низкую стоимость. Отличительной особенностью датчика
TMP06 является то, что его принцип работы основан на широко-импульсной
модуляции (ШИМ).







Датчики температуры фирмы Analog
Devices


Максимальная
погрешность в диапазоне 0..100˚С

Индикатор
превышения критич. температуры; Прерывание выхода темпе. за нижнее / верхнее
пороговое значение

Индикатор
превышения критич. температуры; Прерывание выхода температуры за
нижнее/верхнее пороговое значение

Данный датчик преобразует температуру в сигнал
прямоугольной формы, при этом длительность периода высокого уровняTh
- практически не меняется, а длительность периода низкого Tl
меняется в соответствии с изменением температуры. Согласно техническому
описанию (ТО) данного датчика [5], значение температуры вычисляется по
следующей формуле:




В соответствии с ТЗ, разрабатываемая СЦКТ должна
иметь 5 первичных преобразователя температуры. Согласно ТО TMP06,
использование нескольких датчиков производится путем их последовательного
соединения (рисунок 1.1.1).


Рис.1.1.1 Структурная схема последовательного
соединения датчиков ADT06




В результате на выходе группы датчиков
образуется последовательность прямоугольных импульсов. Очередность
прямоугольных сигналов соответствует очередности датчиков в последовательной
группе (рис.1.1.2).




Рис.1.1.2.Временная диаграмма выходного сигнала
группы датчиков




На рисунке 1.1.2. "START
PULSE" - это
прямоугольный импульс, который необходимо подать на вход первого датчика, чтобы
начать процесс измерения, а на выходе этот импульс следует после
последовательности импульсов измерения температуры.









2. Структурная схема
разрабатываемого устройства




На рисунке 2.1 представлена структурная схема
СЦКТ, работающего на основе МК семейства 51.




Рис. 2.1 Схема электрическая структурная СЦКТ


MCS-51 -
микроконтроллер 51-го семейства,


Q - кварцевый
резонатор(генератор опорной частоты),


D -
жидкокристаллический индикаторный модуль(ЖКИМ),


Рассмотрим принцип работы устройства. Начало
измерения определяется генерацией старт-импульса на выводе Р0.2 МК. Спустя
некоторый промежуток времени на вход Р0.1 МК от группы датчиков поступает
последовательность импульсов, которая содержит информацию о температуре на каждом
из датчиков. Очередность импульсов, которые поступают на вход Р0.1 МК, согласно
ТО датчика TMP06,
соответствует последовательности подключения самих датчиков (см. рис. 1.1.1 и
1.1.2). Далее вся полученная информация обрабатывается микроконтроллером: вычисляется
температура (Тх) на каждом из датчиков, значения температуры сверяются с
заранее введенными оператором уставками (если значение температуры на любом из
датчиков выходит за границы уставок, то генерируется сигнал оповещения, на
дисплей выводится сообщение об ошибке и номер датчика на котором обнаружена
аномалия).


В любой момент времени, в течение работы
устройства, оператор может запросить вывод на дисплей информацию о температуре
на любом из датчиков. Для этого необходимо воспользоваться клавиатурой (F).
На рисунке 2.2 представлена схема размещения кнопок на клавиатуре.




Рис. 2.2 Схема размещения кнопок на клавиатуре




Как показано на рисунке 2.2, в работе СЦКИ
используется клавиатура размером 4х4 кнопок. Для вывода на дисплей температуры Tx
N-го датчика
необходимо нажать кнопку "TEMP",
ввести номер датчика N
(от 1 до 5) и нажать кнопку ENT.
В результате на дисплее появится значение температуры на датчике под номером N.


Для ввода уставок (верхней и нижней) необходимо
нажать кнопку "UST",
ввести значение первой (нижней) уставки, нажать кнопку "ENT".
Затем повторно нажать кнопку "UST",
ввести значение певторой(верхней) уставки, нажать кнопку "ENT".
Данное действие необходимо производить последовательно для каждого из 5
датчиков. Если вследствие ошибки оператора последовательность выполнения команд
была нарушена, то необходимо перезапустить устройство дважды нажав на кнопку
"on/off".


Кнопка "CLR"
очищает введенное значение уставки. После нажатия на эту кнопку необходимо
ввести новое значение уставки и далее следовать прежней последовательности выполнения
операций.


Замечание:
ввод уставок программно реализован так, что первое введенное значение
воспринимается МК как нижняя уставка, а второе введенное значение
воспринимается как верхняя уставка. Данный аспект будет описан более подробно в
следующих разделах.


Нажатие кнопки RST
осуществляется перезагрузка микроконтроллера. Использовать перезагрузку МК
целесообразно при непредвиденном сбое системы или если СЦКТ работает не верно
по не понятным причинам.


Вывод данных осуществляется при помощи ЖКИ модуля.
ЖКИ индицирует значение вводимых уставок в реальном времени, отображает
значение температуры по запросу оператора, выводит сообщение об ошибке на любом
из датчиков, если она обнаружена в процессе измерения.


Рассмотрим подробнее процесс вычисления значения
температуры Tx на примере
одного из датчиков. Согласно формуле 1 из раздела 1.1, значение температуры Tx
вычисляется по формуле:




где Th
- длительность информационного сигнала высокого уровня,


Tl -
длительность сигнала низкого уровня.


Вычисление значение Th
и Tl производится при
помощи таймеров/счетчиков (Т/С) микроконтроллера. Пусть Т/С1 работает в режиме
таймер и считает длительность Th
c частотой Fo,
а Т/С0 работает в режиме таймера и считает длительность Tl.
Тогда в результате обработки одного прямоугольного сигнала будут определены
значения Nh и Nl
- это число отсчетов, которое сосчитали Т/С0 и Т/С1 в результате своей работы.
Тогда формула вычисления Tx
выглядит так:




где To
= период опорного импульса с частотой Fo.
Все вычисления производятся на программном уровне. Более подробно процесс
вычисления Tx описан в
следующих разделах.







Ниже на рисунке 3.1 представлена принципиальная
схема разрабатываемого устройства.


DD1 -
микроконтроллер 51-го семейства,


AD1, AD5
- первичные преобразователи,


Разъем Х1 имеет вывод питания +5В для МК, ЖКИ
модуля и для датчиков.


В схеме СЦКТ используется микроконтроллер 51-го
семейства типа AT89C51RB2,
ЖКИ модуль типа PC-2001L
[3], матричная клавиатуры размером 4х4 фирмы PARALLAX
[6], датчики температуры типа TMP06.
Подробнее выбор всей элементной базы представлен в разделе 3.1.


Как показано на рисунке 3.1, с вывода Р0.2 МК
подается "старт импульс", который поступает на вход последовательно
соединенную группу датчиков температуры AD1-AD5.
На вход Р0.1 МК поступает последовательность прямоугольных импульсов, которая
содержит информацию о температуры на каждом из датчиков. Клавиатура F
марки Parallax
позволяет вводить верхние и нижние уставки, послать запрос для вывода
информации на дисплей.






Рис.3.1 Схема электрическая принципиальная СЦКТ




Для формирования опорной частоты МК в схеме
используется внешний кварцевый резонатор. Частота кварца составляет 6 МГц.
Согласно ТО МК, кварцевый резонатор подключается к выводам XTAL1
и XTAL2 МК.


Питание организовано при помощи разъема.
Напряжение питания составляет 5В. Тракт питания обеспечивает напряжением все
активные узлы схемы: МК, датчики, дисплей. Питание МК осуществляется при помощи
вывода Vcc. Питание
каждого из датчиков производится при помощи вывода Vdd
датчиков.


К выводу Vo
дисплея подключен подстроечный резистор R1
для организации контрастности символов модуля. К выводу А через резистор R3
подведено напряжение питания +5В для организации подсветки ЖКИ. К выводу Vdd
ЖКИ подведено напряжение питания +5В для питания модуля.


Из рисунка 3.1 видно, что конденсаторы С1 и С2
шунтируют цепь питания. Данные конденсаторы позволяют исключить всплески
напряжения тракте питания между разъемом и МК. Было решено использовать
конденсаторы ёмкостями 4.7мкФ и 0.1мкФ.


Было решено использовать следующие модели
конденсаторов:


С1: танталовый конденсатор К53-18, ёмкостью
4.7мкФ,


С2: керамический конденсатор К10-17Б, ёмкостью
0.1мкФ.


Конденсаторы С3 и С4 применяются ТО МК при
подключении кварцевого резонатора к МК в качестве внешнего генератора системной
частоты.


Разработчики рекомендуют использовать
конденсаторы С3 и С4 с емкостью 22пФ.


Было решено использовать следующие модели
конденсаторов:


С3,4: танталовый конденсатор КM5Б-M47,
ёмкостью 22пФ




.1 Выбор основных элементов
устройства и их характеристики




В данном разделе представлен выбор элементной
базы проектируемого устройства (рис.3.1).




Был выбран МК 51-го семейства типа C8051F410
[П1]. Причиной этому послужило следующее:


)  Требует питания +5В(как дисплей и датчики).


2)     Имеет систему прерываний от клавиатуры
(облегчает процесс проектирования с точки зрения создания ПО)


)       Имеет диапазон рабочих температур (-40 ÷
+85) О С. Эти данные приемлемы
согласно ГОСТ 22261-92, который оговаривается в ТЗ.


)       Имеет необходимое количество портов для
работы с периферией.


Выше описанными свойствами обладает и ряд других
микроконтроллеров серии 51. Тем не менее нет никаких противоречий в работе
данного МК для его использования в рамках ТЗ.




Кварцевый резонатор применяется в качестве
периферийного узла для генерации тактовой частоты МК. Был выбран резонатор типа
HC-49SM.Частота
работы данного резонатора 6 МГц. В сочетании с делителем МК значение которого
равно 12, частота тактовых импульсов составляет 500кГц. Данное значение частоты
Fo приемлемо с точки
зрения проектирования СЦКТ. Более подробные технические характеристики данного
резонатора представлены в приложении[П5].




Для работы устройства в рамках ТЗ был выбран
датчик типа TMP06 (см.
раздел 1.1). Его подробные характеристики представлены в приложении 3.
Существует два варианта реализации данного датчика: TMP06A
и TMP06B.
В работе используется датчик TMP06B
для всей группы датчиков. Их ТО TMP06
видно, что TMP06B
обладает более высокими метрологическими характеристиками (Nominal
convertion
Rate=(0.4±1.5) О С
для датчика А и max
= 5 О С для датчика B).




В работе используется клавиатура размером 4х4
кнопок фирмы Parallax.
На рынке матричных клавиатур данная модель позиционируется как Matrix
Membrane
KeyPad (#27899). Принцип
работы с точки зрения обработки вводимых данных описан в следующих разделах.
Отличительная особенность данного компонента заключается в том, что для
оперирования матрицей из 16 кнопок необходим один 8-разрядный порт, а не 16
линий связи для каждой кнопки в отдельности. Работа клавиатуры организуется
посредством задания "бегущего нуля" на одних выводах и опроса состояния
других выводов [6].




Согласно ТЗ необходимо выбрать ЖКИМ, который
должен иметь встроенный контроллер HD44780.


В работе используется ЖКИ-модуль типа PC-2001L
фирмы POWERTIP
[П2].


Данный ЖКИМ имеет 1 строку. Этого достаточно для
ввода уставок, вывода информации о температуре и отображения сообщений об
ошибке. Данный ЖКИМ полностью удовлетворяет требования ТЗ.




В ходе проектирования в качестве подстроечного
резистора R1 был выбран
элемент типа СП3-19а[П4].


В качестве резистора R2
разработчики МК советуют использовать резистор с сопротивлением 50кОм. Был
выбран резистор типа CF-25
с номинальным значением сопротивления 47кОм.


Минимальное значение сопротивления резистора R3
было определено следующим образом:




где Vdd
- напряжение питания схемы, составляет +5В,


Va -
максимально допустимое напряжение подводимое к А, составляет 4.2В[П2]


I - максимально
допустимый ток, составляет 360мА [П2].


Допустимое значение мощности для резистора R3
определяется следующей формулой:




Тогда R3=2,2Ом.
Был
выбран резистор марки KNP-100.
Его номинальное значение сопротивления составляет 5.1Ом, номинальная мощность
составляет 1Вт


Согласно ТО клавиатуры, разработчики советуют использовать
резистор с сопротивление 1кОм. Был выбран резистор типа СF-25.


Разработчики МК советуют использовать в качестве
резистора R5, резистор с
сопротивлением 10МОм для подключения кварцевого резонатора. Был выбран резистор
типа P1-38.


4. Метрологический анализ устройства




В данном разделе представлен анализ
проектируемого устройства с точки зрения метрологии. Согласно ТЗ допускаемая
приведенная погрешность измерения температуры по каждому каналу в рабочих
условиях не должна превышать 1%.


Составляющие общей погрешности измерения:


) Погрешность дискретизации(расчета)( γ д) ,


) Погрешность, возникающая в следствие
отклонения частоты Fo
опорного генератора от номинального значения(γ q ) .


Тогда общая формула расчета приведенной
погрешности проектируемого устройства имеет следующий вид:




Для оценки значения приведенной погрешности
проектируемого устройства необходимо проанализировать каждую из составляющих
представленных выше.


На рисунке 4.1 представлен график зависимости
погрешности (error) датчика от
температуры.


Для работы СЦКТ напряжение питания составляет
5В. Из рисунка 4.1 видно, что максимальное значение отклонения температуры
график принимает на границах диапазона измерения - 0 О С и 100 О С,
по этому в дальнейшем анализ составляющих погрешности будет проводиться по
граничным значения диапазона измерения. Тогда:




Рис.4.1 График зависимости погрешности датчика
от температуры




Формула вычисления приведенной погрешности
выглядит так:




где Xш
- диапазон шкалы измерения(0-100 О С).


Из формулы 4 видно, что приведенная погрешность
измерения вносимая датчиком составляет:




Под погрешностью дискретизации следует понимать
погрешность счета. Она возникает из-за расчета значения температуры Tx
для каждого из датчиков по формуле:


где Th
- длительность информационного сигнала высокого уровня,


Tl -
длительность сигнала низкого уровня.


Для количественной оценки данной составляющей
погрешности необходимо вычислить частные производные d/dTh
и d/dTl
формулы 5.


|Δд|
= 751(Δ т /Tl
+ (Th/Tl 2
)*
Δ т
),
(6)




где Δ т
-
аддитивная составляющая погрешности счета, которая возникает из-за ошибки счета
Т/С0 и T/C1.
Т.е. момент начала счет T/C
может не совпадать с моментом изменения логического уровня на вывозе Р0.1.
Максимально значение данной составляющей равно периоду опорного импульса
частота Fo которого
равна 6МГц. Значение Δ т
рассчитывается
так:




Δ т =
To = 1/(Fo/12)=1/(6*10 6
)= 2 (мкс).




Делитель 12 в уравнении выше присутствует из-за
того, что в МК присутствует делитель тактовой частоты от внешнего генератора.
Значение этого делителя равно 12.


Определим предельные значения для Tl
и Th из ТО TMP06:


Для Tx=100
О С : Tl = 84.1мс, Th
= 36мс;


для Tx=0
О С : Tl = 61.4 мс, Th
= 33.6мс.


Подставив значения Th,
Tl и Δ т ,
получим:


Для Tx=100
О С : Δ Д_100
= 0.026 О С;


Значения приведенной погрешности дискретизации
вычисляются по формуле 4:


. Погрешность, возникающая в следствие
отклонения частоты Fo
опорного генератора от номинального значения.


Согласно ТО кварцевого резонатора HC49-SM,
отклонение частоты от его номинального значения составляет 10 -6 % от
номинального значения. Данное значение отклонения не существенно влияет на
общее значение погрешность. Данной составляющей погрешности в дальнейших
расчетах можно пренебречь.


Общее значение погрешности для проектируемой
СЦКТ вычисляется по формуле 3. Значения приведенной погрешности устройства
принимают следующие значения:


Для Tx=100
О С : γ =
γ s +
γ д =
0.25%+0.026%=0.276%;


Для Tx=0
О С : γ =
γ s +
γ д =
0.15%+0.039%=0.189%;


Вывод:
Значения γ проектируемой СЦКТ
удовлетворяют требованию ТЗ и не превышают 1% на всем диапазоне измерения
температуры.


Уменьшение приведенной погрешности
рассматривается в разделе 6.









5. Анализ проводного подсоединения
последовательной цепочки датчиков к МК




С точки зрения применения проектируемой СЦКТ
одним из важных аспектов является максимальная длина соединительных проводов
(СП), при которой система измерения температуры сохраняет метрологические
характеристики (МХ) в рамках ТЗ. По соединительным проводам передается
измерительный ШИМ сигнал (рис. 5.1).




Рис. 5.3 Схема последовательного включения
датчиков температуры и МК в СЦКТ.




УУ - устройство управления, которое состоит из
МК, дисплея, клавиатуры,


AD1..AD5
- группа последовательно включенных датчиков TMP06B.


Известно, что с увеличением длины провода его
емкость увеличивается. Емкостные параметры СП влияют на форму передаваемого
сигнала. Следовательно чем длиннее провод, тем передаваемый сигнал будет более
искажен.









На рисунке 5.2 представлен измерительный ШИМ
сигнал, который поступает по СП от датчика к датчику и от датчиков в МК.
Очевидно, что при увеличении длинны проводов, МХ системы будут зависеть от
искажения фронта и среза сигнала. Из технического описания(ТО) датчика TMP06B
известно, что при емкостной нагрузке 100 пФ, резистивной нагрузке 10кОм и
напряжении 5.5 В, типовое значение величины среза и фронта соответственно равно
30 нс и 50 нс [7].


На рисунке 5.2 представлен, взятый из ТО датчика
TMP06B,
график зависимости длительности времени фронта/среза от емкостной нагрузки
линии передачи сигнала.




Рис. 5.3 График зависимости времени фронта/среза
от емкостной нагрузки линии передачи




Согласно международному стандарту
коммуникационных кабельных сетей ISO/IEEC11801,
нормируемая длина линии составляет 100м между сегментами сети, при максимальной
емкостной нагрузке 5.6 нФ [8].


Из рисунка 5.3 видно, что при емкостной нагрузке
С равной 5.6 нФ, длительность фронта Tф
= 920 нс, а длительность среза Tc
= 520 нс. Тогда, используя линию длиной 100м, можно оценить увеличение
длительности ШИМ сигнала приблизительно на 1.5мкс.


Используя формулу (7) из раздела 4, получим:




|Δд|=(751*
Δ т
)/T L * (1+T H /T L ),
(5.1)




T L
- длительность сигнала низкого уровня (рис. 5.2),


T H
- длительность сигнала высокого уровня (рис. 5.2),


Δ т -
аддитивная составляющая погрешности счета.


Формула расчеты аддитивной составляющей выглядит
так:




Где To
- период опорного импульса(2 мкс, см. разел 4),


Ти - суммарное время "завала"
фронтов/срезов сигнала от группы датчиков.


Расчет оценочного предельного значения Ти (из
формулы 5.2) выглядит следующим образом:


Пороги срабатывания каждого датчика в цепи, при
поступлении импульсного сигнала в ТО датчика TMP06B
не описаны. Следовательно не известно на сколько меняется длительность
информационного интервала ШИМ сигнала (Ти) при прохождении через датчик(при
использовании группы датчиков).


Ти = Т И1 + Т И2 + Т И3 +
Т И4 + Т И5 , (5.3)




где Т И1 - длительность сигнала от
датчика AD1 при
поступлении в МК,


Т И1 - длительность сигнала от датчика
AD2 при поступлении в
МК,


Т И1 - длительность сигнала от датчика
AD3 при поступлении в
МК,


Т И1 - длительность сигнала от датчика
AD4 при поступлении в
МК,


Т И1 - длительность сигнала от датчика
AD5 при поступлении в
МК,


Тогда, при прохождении сигнала от одного датчика
к другому, длительность информационного интервала от каждого датчика
увеличивается на 1.5мкс(см. выше). Следовательно:




В результате, используя формулу 5.3, получим:




Ти = Т И1 + Т И2 + Т И3 +
Т И4 + Т И5 = (7.5+6+4.5+3+1.5)мкс = 22.5мкс.




Возвращаясь к формуле 5.1, получим:


) При температуре Т=100 О С, T L
= 84мс, T H
=
36мс.


) 1) При температуре Т=0 О С, T L
= 60мс, T H
=
33.6мс.


Применим формулу 3 из раздела 4 для оценки
общего значения приведенной погрешности СЦКТ:




где γ s
-
приведенная погрешность датчика(см. раздел 4),


γ д -
приведенная погрешность дискретизации(расчета, см. раздел 4).


Из раздела 4 известно, что для температуры Т=100
О С и 0 О С, значение погрешности датчика равно γ s 100 =0,25%
и γ s 100 =0.15%
соответственно.


Тогда, используя формулу 5.4, получим:


Для T=100
О С : γ =
γ s 100 +
γ д100 =
0.25%+0.464%=0.714%;


Для T=0
О С : γ =
γ s 0 +
γ д0 =
0.15%+0.319%=0.469%;


Данные значения приведенной погрешности
удовлетворяют условиям ТЗ.


Представленный выше расчет позволяет
использовать провода длинной не более 100м между датчиками и МК при емкостной
нагрузке 5.6нФ/100м, при погрешности измерения температуры Т не более 1% (см.
ТЗ).


На рисунке 5.1 представлен
"радиальный" метод соединения датчиков и МК СЦКТ. который позволяет
использовать провода одинаковой длины. Так как расчет позволяет использовать
провода длинной не более 100м, то "радиальный" метод соединения
датчиков и МК приемлем для проектируемой СЦКТ.


Анализируя различные виды проводов(витая пара,
оптоволоконный кабель, коаксиальный кабель) можно сказать, что для работы СЦКЗ
подходит множество различных типов кабелей(с точки зрения электрических
характеристик). На пример в пределах помещения чаще всего используют витую пару
для соединения сегментов системы на расстоянии не больше ~100 метров.
Оптоволоконный кабель применяется для соединения сегментов системы на
расстоянии больше 100 метров, так как сигнал в оптоволоконном кабеле затухает
(искажается) меньше, в отличие от витой пары, но и цена таких кабелей много
больше.


Витая пара типа ТПП ЭП [9] - экранированная
витая пара категории 2. Согласно электрическим характеристикам данного провода,
емкостная нагрузка составляет 4.5нФ/100м. Данное значение емкостной нагрузки
соответствует расчетам, проведенным в данном разделе. Так как значение
емкостной нагрузки ТПП ЭП меньше нормируемого в стандарте ISO/IEC11801
(5.6нФ/100м), то можно использовать провода длинной ~120 метров. Использование
такого кабеля длинной 120 метров между датчиками и МК СЦКТ приемлемо с
метрологической точки зрения. Но диапазон рабочих температуры ТПП ЭП составляет
от -15 О С до 60 О С, тогда как согласно ТЗ диапазон
измеряемой температуры составляет от 0 О С до 100 О С. Для
решения этой проблемы в схеме подключения датчиков и МК используется провод для
работы с термопарами. То есть вблизи датчиков, где температура может превышать
60 О С используется термостойкий длиной от 1 до 10 метров (в
зависимости от области и специфики применения СЦКТ), а в остальной части
соединения используется термопара (рис. 5.4).




Рис. 5.4 Схема соединения датчиков,
термостойкого провода и витой пары в СЦКТ




На рисунке 5.4 представлен пояснительный рисунок
подключения датчиков и МК, где:


СП1 - термостойкий провод длинной 10 метров,


СП2 - кабель типа ТППЭП длинной 100-110 метров.


В качестве термостойкого провода можно
использовать провод типа ПВКВ[10]. Это провод с медной многопроволочной жилой.
Диапазон рабочих температур данного провода составляет от -15 О С до
180 О С.


Использование витой пары в сочетании с
термостойким проводом общей длиной не более 120м для соединения датчиков и МК в
СЦКТ приемлемо с точки зрения всех аспектов ТЗ.







В данном разделе представлены результаты
разработки ПО управления МК. Программа осуществляет обработку данных с группы
датчиков, производит обработку данных с клавиатуры, осуществляет вывод данных и
различных информационных кодов на дисплей.




Рис. 6.1 Схема алгоритма основного программного
модуля ПО


Из рисунка 6.1 видно, что в самом начале
производится вызов П/П "начальные установки". Данная подпрограмма осуществляет
настройку МК: настройка источника системного тактового сигнала; проводит
настройку дисплея. Далее загружается счетчик импульсов - регистр R07.
Значение данного регистра изначально равно 5, т.к. процесс измерения состоит из
5 циклов. За каждый цикл производится измерение температуры на 1 из 5 датчиков.


В предыдущих разделах было сказано, что для
организации процесса измерения на основе 5 датчиков достаточно 2 линии связи.
Первая линия связи вывод P0.2
- > CONV/IN,
которая служит для передачи старт-импульса (старт-импульс инициализирует
процесс измерения). Вторая линия связи - OUT->P0.1,
которая предназначена для приема измерительных импульсов от группы датчиков
микроконтроллером. Тогда, за один переданн
Похожие работы на - Система централизованного контроля температуры Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Что Такое Эссе В Литературе Определение Кратко
Контрольная Работа По Теме Клетка Вариант 1
Платон Сочинения В Трех Томах М 1968
Реферат: Time And Life Essay Research Paper TIME
Сочинение На Тему Какого Человека Называют
Курсовая работа: Рэкет как элемент организованной преступности и его роль в развитии предпринимательства в России. Скачать бесплатно и без регистрации
Классы Современных Эвм Реферат
Курсовая работа по теме Ассортимент лекарственных растений, используемых для лечения сердечно-сосудистых заболеваний
Небольшое Сочинение Про Субботник
Практическая Работа На Тему Виды Формы Социальных Институтов
Реферат Информационно Коммуникационные Технологии В Образовании
Комплекс Утренней Гигиенической Гимнастики Реферат
Психология Аттестационная Работа
Трансплантация эмбрионов крупного рогатого скота
Реферат по теме Спирты (алкоголи)
Источники конституционного права, кп ответственность и коллизии в кп
Реферат: Социальная защита инвалидов 4
Курсовая работа по теме Электроснабжение сельскохозяйственного населенного пункта
Право Социального Обеспечения Практика Отчет
Статья: Образы детей в рождественских рассказах Ч. Диккенса и святочных рассказах русских писателей второй половины XIX века
Реферат: Philosophy Of Health Essay Research Paper Jake
Курсовая работа: Функции и методы прогнозирования
Похожие работы на - Средства массовой информации в контексте межнациональных и федеративных отношений