WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Проектування перетворювача індуктивності в напругу - Курсова робота

Проектування перетворювача індуктивності в напругу - Курсова робота

Згідно ДСТУ 2681-94 „Метрологія. Терміни та визначення" та ДСТУ 2682-94 „ Метрологія. Метрологічне забезпечення " даний розроблений перетворювач індуктивність - напруга відноситься до первинних вимірювальних перетворювачів

2. Розробка структурної схеми

2.1 Аналіз існуючи методів вимірювання індуктивності

Індуктивність — фізична величина, яка характеризує магнітні властивості електричного ланцюга.

Якщо в провідному контурі тече струм, струм створює магнітне поле. Величина магнітного потока, пронизуючий контур, зв'язана з величиною струму І в такий спосіб:

Φ = LI (1)

Коефіцієнт пропорційності L саме і називається індуктивністю (або, строго говорячи, коефіцієнтом самоіндукції контуру). Індуктивність залежить від розмірів і форми контуру, а також від магнітної проникливості навколишнього середовища.

У системі одиниць СИ індуктивність виміряється в Генрі, у системі СГС у сантиметрах (1 Гн = 109 див)

Через індуктивність виражається ЕРС самоіндукції у контурі, що виникає при зміні в ньому струму:

. (2)

При заданій силі струму індуктивність визначає енергію магнітного поля струму:

(3)

Практично ділянки ланцюга зі значною індуктивністю виконують у виді котушок індуктивності.

Індуктивність L - величина, рівна відношенню потокощеплення, зв'язаного з контуром, до сили струму, що протікає по ньому:

Індуктивність складається з внутрішньої індуктивності (жили кабелю і проводу) L в і зовнішньої, міжвіткової, індуктивності L і

Одиниця індуктивності генрі (гн) - індуктивність контуру, з яким зчеплений магнітний потік 1 вб, коли по контурі тече струм 1 а, або індуктивність контуру, у якому виникає е.д. с. самоіндукції 1 у при зміні струму в ньому на 1 а в 1 сек.

У якості перетворювача індуктивності у напругу використаємо мостову схему.

Серед мостових схем найчастіше використовується міст Уітстона, схема якого подана на рисунку 1.

Рисунок 1 - Принципова схема чотириплечого моста Уітстона

Міст містить чотири опори Z1, Z2, Z3 іZ4. Точки a, b, c, d називаються вершинами моста. Електричне коло між двома суміжними вершинами називається плачем моста, а між двома протилежними – його діагоналлю.

Індуктивність можна вимірювати за допомогою мостів різного типу. На рисунку 2, подано одну з таких схем. Вважаємо, що індуктивність має деякий активний опір (опір втрат). Міст зрівноважується за допомогою змінної зразкової індуктивності L3 і зразкового резистора R3 . Умова рівноваги цього моста

, (6)

звідки

(7)

Може бути запропонована й інша схема моста, в якій змінне плече має зразкову ємність, ввімкнену паралельно із зразковим резистором.

Рисунок 2 - Схема моста для вимірювання індуктивності

Оскільки на міст необхідно подати напругу, то для її генерації використаємо імпульсний генератор.

Імпульсні генератори – призначені для одержання сигналів, форма яких суттєво відрізняється від синусоїдальної. Такі сигнали характеризуються наявністю ділянок з відносно повільною зміною амплітуди і її стрибковою зміною. Імпульсні генератори мають внутрішній або зовнішній позитивний зворотній зв'язок.

Особливість роботи активних елементів: вони періодично, дуже швидко змінюють свій стан з одного крайнього положення в інше.

Основні режими імпульсних генераторів:

- автоколивальний – після збудження генерується послідовність імпульсів, характеристики яких визначаються лише параметрами елементів схеми;

- очікування – генератори імпульсів відбуваються лише за наявності зовнішнього сигналу запуску;

- синхронізації – частота вихідних імпульсів рівна чи кратна частоті зовнішнього синхронізуючого сигналу.

Формувачі імпульсів – пристрої, які виробляють імпульси необхідної тривалості з інших імпульсів чи з перепаду напруг (фронта).

Формувачі імпульсів бувають:

- на логічних елементах;

- з інтегруючим ланцюгом;

- з емітер ним повторювачем;

- на мікросхемах.

Емітерний повторювач (рисунок 3) має найбільший вхідний опір і найменшого вихідне і використовується для посилення сигналу по струму, коефіцієнт підсилення по напрузі близький до одиниці. Однак це справедливо при досить низькому опорі джерела сигналу і на низькій частоті.

При нескінченно великому опорі джерела сигналу перестає діяти 100% послідовна ООС по напрузі і вихідний опір прагнути до Rвих каскаду з загальним емітером, різко зростає коефіцієнт гармонік, що мінімальний при Rr=0.

Rвх=Rб+(1+h21е)Rн (8)

Rвих=Rе+(Rr+Rб)/(1+h21э) (9)

де Rб - опір бази (1...20 Ом і більш);

h21э - коефіцієнт передачі струму;

Rэ=Fт/Iк(ма);

Fт=25мв - температурний потенціал;

Rr - вихідний опір джерела сигналу.

На рисунку 3 зображено емітерний повторювач

Рисунок 3 - Емітерний повторювач

Вхідний опір різко зменшується у випадку коротких імпульсів і на високих частотах. На високих частотах вхідна ємність повторювача залежить, головним чином, від Сн і грубо може бути оцінена як Сн/h21е. Вихідний опір повторювача на високих частотах може мати індуктивний характер, тому при визначенні Сн емітерний повторювачі можуть давати коливальні перехідні процеси і навіть переходити в режим автогенерації.

Однак найбільш небезпечним наслідком ємнісного навантаження є схильність однотактних повторювачів до нелінійних перекручувань сигналу високої частоти.

На рисунку 4 - емітерний повторювач з підвищеною швидкодією.

Реалізований за рахунок швидкодіючого лінійного позитивного зворотного зв'язку за допомогою транзисторів VT1-VT3.

Рисунок 4 - Емітерний повторювач з підвищеною швидкодією

Завдяки відбивачеві струму на транзисторах VT1, VT3, струми колекторів, а відповідно і струми баз транзисторів VT2 і VT4 рівні. А тому що струми баз протилежні, те і відбувається їхня компенсація, що еквівалентно Rвх, рівному безкінцівки.

На рисунку 5 зображений повторювач із вхідним опором, що прагне до нескінченності.

Рисунок 5 - Повторювач із вхідним опором, що прагне до нескінченності

На рисунку 6 зображений повторювач зі збільшеним вхідним опором, на якому Rвх практично не залежить від h21е.

Рисунок 6 - Повторювач зі збільшеним вхідним опором

2.2 Розробка структурної схеми перетворювача

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

Рисунок 7 – Спрощена структурна схема

На рисунку 7- спрощена структурна схема,на якій :

МВ – мультивібратор, використовується для того, щоб сформувати імпульси вхідного сигналу з певною частотою. Межі частоти не зазначені в умові, тому задамося частотою f=100кГц.

ПП – первинний перетворювач, призначений для перетворення струму у напругу за допомогою схеми з інвертуючим підсилювачем.

ПН – підсилювач напруги, призначений для підсилення величини вихідного сигналу по напрузі до заданого в умові. Можна використати підсилювач на БТ.

Loading...

 
 

Цікаве