Вольтметр амплитудных значений

Рассчитаем добавочную емкость :

 

 Частотная погрешность  равна нулю

 

Расчет  погрешности делителя:

  Повторитель.

ПОВТОРИТЕЛЬ  - усилитель  электрических колебаний, охваченный т. н. 100%-ной отрицательной обратной связью, в котором выходное напряжение полностью подаётся на вход в противофазе со входным напряжением. Обладает усилением по току и мощности. Обратная связь обеспечивает высокое входное и низкое выходное сопротивление , а также снижает искажения сигнала, обусловленные нелинейностью усилительного прибора.

Требования:

Kп=1

Rвх=1Мом

fmin=20Гц

fmax=200кГц

В качестве ОУ возьмем ОУ К140УД17

Рис.13 Принципиальная схема повторителя

 

Преобразователь амплитудных значений.

      Выходное напряжение амплитудного преобразователя равно или пропорционально амплитуде входного напряжения. Так как амплитуда- мгновенная величина , то в аналоговых преобразователях должно быть устройство аналоговой памяти. Такими свойствами обладает цепь с конденсатором, который заряжается до максимального значения с помощью управляемого или неуправляемого ключа и остается таким в течение длительного времени . В качестве простейшего элемента аналогового запоминающего устройства в пассивных(без усилителя) преобразователях амплитудных значений применяются полупроводниковый или ламповый диод и конденсатор.

 

 

Выберем диод: 2Д213А 

Uпр = 1 B    Uобр = 10 B

Iпр = 5мA   Iобр = 100 мкA

 

Рис.14 Принципиальная схема ПАЗ

Найдем прямое и обратное сопротивления диода:

 

 

Рассчитаем сопротивление  нагрузки:

 

 

 

 

Расчет погрешности  ПАЗ:

 

γ = ;

 

γ =

 

Расчет измерительного механизма

 

                       

Дано:

r₀=100Ом

I_п=100мк 

 α=100дел

  γ_МЭВ=0,5%

Рис.15 Принципиальная схема измерительного механизма

Уравнение шкалы

Выбираем резисторы которые  имеют погрешность не более 0.5% из Е192 - ряда

 

 

 

 

 

6. Принципиальная схема прибора.

Рис.16 Принципиальная схема вольтметр амплитудных значений.

 

7. Установим класс точности прибора.

 

Выбираем из ряда класс  точности 1.0.

8.Блок питания.

         Источник питания необходим на ±5 В, ±15В.

   Рис.6 Принципиальная  схема блока питания

 

1.Диодный мост состоит  из диодов Д220 с параметрами:

 

Iпр.max, А	Iобр.max, мкА	Uпр.max, В	T0,C
0.25	2	50	-60..+85

 

2.В качестве фильтра  используем конденсаторы К50-6 1000мкФx25В.

3.Рассчитываем потребляемую  мощность всего прибора:

Мощность по каждому источнику  суммируется и получается P_{НАГРУЗКИ} стабилизатора:

       P_потр= P_н= I₁U₁+I₂U₂+…+I_nU_n=1Вт

       P_г = 1.6P_н=1.6 Вт

4.Выбираем стабилизатор  К142ЕН6 с параметрами:

      U_вых = ±15±0.3 В

      U_{вх max} = ±30 В

       I_{н max} = 0.2 А

       I_потр = ±7.5 мА

       К_ст = 0.002 % /B

       TKU_вых 0.02 % /К

И 2 стабилизатора К142ЕН5А  с параметрами:

      U_вых = 5±0.1 В

      U_{вх max} = 15 В

       I_{н max} = 3 А

       I_потр = 10 мА

       К_ст = 0.05 % /B

       TKU_вых= 0.02 % /К

 

Выше приведенные стабилизаторы  необходимы для питания микросхем  ±5 В и ±15 В.

 

       P_г = Q₀Q_c, где Q₀ ≈Q_с=√ P_г=1.3 см²

По габаритной мощности выбираем Ш-образный сердечник.

           Q_с=с*d

       Если  с=11мм и d=12 мм, то Q_с=1.3 см²

       Значит  Q₀ = =√ P_г/ Q_с=1.23 см²

Рассчитаем токи первичной  и вторичной обмоток:

Рассчитаем количество витков для первичной и вторичной  обмоток:

Рассчитаем диаметры проводов первичной и вторичной  обмоток:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы, мной был разработан вольтметр амплитудных значений для двух пределов измерения: 2В, 200В.

Также мною были рассчитаны все параметры: блок питания, МЭВ. Была отградуирована шкала для двух пределов и посчитана погрешность вольтметра.

В данной работе был использован  магнитоэлектрический прибор, с помощью  которого был разработан вольтметр. Магнитоэлектрический прибор с таким  преобразованием  отличается от других электромеханических приборов тем, что они обладают высокой чувствительностью, точностью и малым потреблением мощности. Этот прибор относится к  числу наиболее точных. Они изготавливаются  вплоть до класса точности 0,1.

Все технические характеристики учтены при разработке вольтметра переменного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Арутюнов В.О. Электрические измерительные приборы и измерения. – М.:     Энергоатомиздат., 1958. – 631 с.

2. Полулях К.С. Электронные измерительные приборы – М.: Высш. шк., 1966. – 400 с.

3. Резисторы: Справочник. / Под ред. И.И. Четвертак. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Фремке А.В. Электрические измерения /Под ред. Е.М. Душина Ленингр. Отд-ние, 1980.-392 с.

5. Илюнина К.К. Справочник по электроизмерительным приборам Ленингр. Энергоатомиздат 1983.-784с

6. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др.; Под ред. С.В.Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990. -496с.: ил.

7.  Конспект лекций Миляев Д.В.

8. Марки и размеры изолированных обмоточных проводов. Режим доступа : http://electroncity.narod.ru/wiretype.htm

9. Электронный портал. Режим доступа: http://kazus.ru/guide/chips/ud24.html

10. Интегральные схемы:  Операционные усилители. Том 1.-М.:Физматлит,1993.240 с.

11.  Полупроводниковые  приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник/ А.Б.Гитцевич, А.А.Зайцев, В.В.Мокряков и др. Под  ред. А.В. Голомедова. – М.:Радио  и связь, 1988.-528с.;ил.

12.  Платан. Режим доступа: http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery.pl/id=64655641&group=10605

13. Документация на отечественные  микросхемы линейных стабилизаторов  напряжения. Даташиты на импортные  аналоги. Режим доступа: http://trzrus.narod.ru/rec/recallm.htm?4../k142.htm