Контрольная работа по "Электротехнике"

Дано:

Вариант N=1.

• Упругий элемент тензодатчика: цилиндр из стали 40Х
• σ02=30 кг/мм2.
• Внутренний диаметр 76 мм.
• Максимальная взвешиваемая нагрузка 10000+1000·N, кг.
• Чувствительный элемент: тензорезистор, схема-тензомост.
• Сопротивление тензорезистора 600 Ом.
• Коэффициент тензочувствительности kТ=2.
• Напряжение источника стабилизированного питания (схема из домашнего задания 1).
• Тип операционного усилителя К140УД(N)
•  Уровень потери первоначального сигнала ОУ не более 10%.
• Микроконтроллер типа ATmega 128.
• Номер канала аналогового порта (N-K), где K=1 при N=[1,8], К=9 при N=[9,16], K=17 при N=[17,30].
• N=1

Найти:

• Изобразить блок схему системы.
• Рассчитать внешний диаметр упругого элемента, вычертить его с размещенными тензорезисторами.
• Рассчитать выходное напряжение с моста.
• Выбрать тип ОУ. Выписать основные параметры. Дать их описание и заключение о качестве.
• Рассчитать коэффициент усиления и значения резисторов ОУ.
• Рассчитать и изобразить АЧХ ОУ.
• Определить полосу пропускания усилителя.
• Начертить электронную схему системы, использовав как входной порт МК-последовательный порт и как выходной порт ПК-СОМ-порт.
• Написать программу ввода аналогового сигнала на AMEL AMS.
• Написать программу вывода цифрового сигнала на AMEL AMS.
• Написать программу ввода ПК цифрового сигнала на BASIC (CИ).

Решение:

1. Разработка тензодатчика

[pic 1]

Тензодатчик состоит из упругого элемента и чувствительного элемента.

Упругий элемент – 40Х

[pic 2]

 , - закон Гука,[pic 3]

где S – площадь сечения цилиндра;

Е – постоянное число (зависит от материала

цилиндра), модуль Юнга для стали 2 ∙ 104 кг/мм2.

,[pic 4]

Чувствительный элемент – тензорезисторы.

Сделан из кэнстантапа

[pic 5]

Чувствительный элемент прикрепляется к упругому элементу с помощью бакелитового клея.

Øвм = 76 мм;

Р = 10 ∙ 103 + 1000 ∙ N, кг

N = 1

Р = 10 ∙ 103 + 1000 ∙ 1=11·103 кг;  Едоп = 0,003;

 => .[pic 6][pic 7]

;[pic 8]

 мм[pic 9]

.[pic 10]

[pic 11]

         R = R0∙(1 + α∙T)

2 Расчет моста

Мост содержит две ветви и четыре плеча

[pic 12]

Uм = Uaв = φа – φв

φа = φс + I1 ∙ Rк

φв = φс + I2 ∙ Rа

Uм = I1 ∙ Rк - I2 ∙ Rа

[pic 13]

Rа = 600 Ом

[pic 14]

Ra ≈ Rk = R

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

Uм = Un ∙ Ԑ

Un = 5 + 2 ∙ N = 5 + 1 ∙ 1 =6 В

Uм = 6 ∙ 0,003 = 0,018 В.

[pic 18]

3 Выбор типа ОУ. Основные параметры. Качество ОУ.

Тип УО: К140УД22– операционный усилитель с хорошо согласованной парой полевых транзисторов на входе, большой частотой единичного усиления, внутренней частотной коррекцией и высокой скоростью нарастания выходного напряжения. Может использоваться для построения широкополосных устройств.