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成都科达瑞仪器仪表有限公司仪器仪表表ova欧华

2020-01-10 07:58

  绪 论 在科技发达的今天,传感器的用途越来越广泛,在工业,交通行业等诸多领域都会有很大的用处,而且,由于科技的日益发展,现代工业对传感器的要求越来越高,要求传感器不仅要多功能,更要精度高。测控电路在传感器的精度、准确度、正确度方面都有很大的影响。 对于测控电路首先要求它具有高精度,要求测量装置能够准确地测量被测对象的状态与参数,这是获得高质量产品、推进科技发展的基础,也是精确控制的基础,使被测对象能够精确地按照 盐 要求运行。为了实现高 盐 精度,测控电路必须有 郑 低噪声与高抗干扰能力 郑 、低漂高稳定性、线性 郑 与保真度好等特点。在 郑 整...

  绪 论 在科技发达的今天,传感器的用途越来越广泛,在工业,交通行业等诸多领域都会有很大的用处,而且,由于科技的日益发展,现代工业对传感器的要求越来越高,要求传感器不仅要多功能,更要精度高。测控电路在传感器的精度、准确度、正确度方面都有很大的影响。 对于测控电路首先要求它具有高精度,要求测量装置能够准确地测量被测对象的状态与参数,这是获得高质量产品、推进科技发展的基础,也是精确控制的基础,使被测对象能够精确地按照 盐 要求运行。为了实现高 盐 精度,测控电路必须有 郑 低噪声与高抗干扰能力 郑 、低漂高稳定性、线性 郑 与保真度好等特点。在 郑 整个测控系统中,测控 郑 电路是最灵活的部分, 郑 它具有便于放大、便于 郑 转换、便于传输、便于 郑 适应各种使用要求的特 郑 点。 设计好测控电路, 郑 对于测控系统具有很重 郑 要的意义,红啊的测控 郑 电路可以是整个的测控 郑 系统的精度提高,误差 郑 减小。 而本次课程设计 郑 中各个部分所采用的是 郑 双运放高共模抑制比放 郑 大电路、开关式相敏检 郑波电路、压控电压源型 郑 二阶 RC 低通滤波器电 郑 路、直流放大电路。 方 郑 案论证 本次课程设计的 郑 初始条件为差动变压器 郑 传感器用于测量位移, 郑 当所测位移在 0 20mm 郑 范围时(铁芯 郑 由中间平衡位置往上为 增 正,往下为负),其输 增 出的信号为正弦信号为 增 040mVP-P, 增 要求将信号处理为与位 增 移对应的 02V 直流 增 信号,以便供三位半数 增 显表头显示。 在此初始 增 条件下所设计的电路应 增 该具有如下功用: (1 增 )用长线将信号引出到 增 信号处理单元,因此要 增 考虑抑制共模信号; ( 增 2)由于测量现场工况 增 复杂且传感器输出信号 增 由长线引出到后续处理 增 电路,要考虑抑制干扰 增 信号; (3)由于两次 增 级线圈几何、电、磁等 增 因素的不对称,即使铁 增 芯处于中间位置,也得 增不到零输出,总存在驱 增 动信号的正交输出或高 增 频输出,在电路上还要 增 考虑抑制差动变压器的 增 这一所谓零点残余电压 增 。 方案一:设计一个交 增 流驱动器,驱动差动变 增 压传感器来产生一个输 增 入信号,之后经过放大 增 ,相敏检波,再经过整 宜 流得到直流电压,最后 宜 再经过直流放大后得到 宜 预期结果。 方案二:用 宜 一个函数发生器来产生 宜 一个正弦输入信号,之 宜 后经过放大,相敏检波 宜 ,低通滤波和直流放大 宜 后得到预期结果。 经过 宜 比较后,可知方案一实 宜 现起来比较困难,而且 宜 用二极管整流电路来将 宜 交流电变为直流电,容 宜 易使低频的输入信号丢 宜 失,使得产生的结果不 宜 是理想的结果。方案二 宜 相对于方案一来说较为 宜 简单,容易实现,且用 宜 低通滤波器可以滤去高 宜 频噪声,留下低频的有 宜 用信号。 所以,本次仪 宜 器仪表课程设计最终采 宜 用方案二来实施。 第一 宜 章 放大电路设计 1. 域 1 三运放高共模抑制比 域 放大电路参数的计算 来 域 自传感器的信号通常都 域 伴随着很大的共模电压 域 ,所以放大电路一般采 域 用差动输入集成运算放 域 大器来抑制共模信号, 域 但必须要求外接电路完 域 全平衡对称、运算放大 域 器具有理想 特性。否则 域 ,放大器将有共模误差 域 输出,其大小既与外接 域 电阻对称精度有关,又 域 与运算放大器本身的共 域 模抑制能力有关。一般 域 运算放大器共模抑制比 域 可达 80dB,而采用 域 由几个集成运算放大器 域 组成的测量放大电路的 域 共模抑制比可达 100 域 ~120dB。所以, 指 本次课程设计采用的放 指 大电路为三运放高共模 指 抑制比放大电路。电路 指 图如图 1-1 所示。 ? ? ? ? ? ? ? ? 三 指 运放高共模抑制比放大 指 电路是由三个集成运算 指 放大器组成,其中、是 指 两个性能一样的同相输 指 入通用集成运算放大器 指 ,构成平衡对称差动放 指 大输入级,用来进一步 指抑 制 、 的 共 模 信 号 , 并 指 适 应 接 地 负 载 的 需 要 。 指 图 1-1 三运放高共模 指 抑制比放大电路 ? ? =? ?? ?? ??? ?=? ?? ?? ??? ?=? ?? ?? ??? ?臃 由此可以求得 ? ?? = ?1 +? ?? ? ?? ??? ?? ?? ?? ? ?? = ?1 +? ?? ? ?? ??? ?? ?? ?? , ? ? ? ? 于是 臃 ,输入级的输出电压, 臃 即运算放大器、的输出 臃 之差为 ? ?? ? ?? = ?1 +? ? ?? ?? ???? ?? ? ??? ? ? 其差模增益为 挝 ? ? =? ?? ??? ?? ?? ??= 1 +? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? 所以,当、性能一致 挝 时,输入级的差动输出 挝 及其差模增益只与差模 挝 输入电压相关,而其共 挝 模输出、失调及其漂移 挝 都在两端互相抵消,因 挝 此电路具有良好的共模 挝 抑制能力,同时也不必 挝 要求外部的阻抗匹配。 挝 但是,为了消除、偏置 挝 电流的影响,通常取。 挝 另外,这种电路还具有 挝 增益调节能力调节可以 挝 改变增益而不影响电路 鹿 的对称性。 由上述内容 鹿 可以得知,三运放高共 鹿 模抑制比电路的各个阻 鹿 值可以取 ? ? = ? ? = 5000? ? = 10? ,。 ? ?? =? ?? ?? ? = 50?? ? = 1?第三级 铃 放大器的放大倍数,要 铃 使三运放高共模抑制比 铃 放大电路的放大倍数为 铃 100,所以,可以取 铃 ,。 1.2 三运放高共 铃 模抑制比放大电路的搭 铃 建 三运放高共模抑制比 铃 放大电路的电路仿线 所示,仿线 所示。 铃 当前无法显示此图像。 由1.95运放第二由图 1-3 可以5 省 9V 接近于放高共模抑制二 省 章 相敏检波以 铃 得出,50H2V,所以 省 可制比放大 省 电路图 1-波电路设计 省 Hz,20 铃 mV 的交以认为电压被路设计师正确图 省 1-2 高共模- 省 3 三运放高共交流电压经过被放大了 省 100的。 模抑制比 省 放大共模抑制比 省 放过高 铃 共模抑制0 倍,成都科达瑞仪器仪表有限公司仿真结大电路仿真图放大电路仿真制比放大电路结果正 省 确。所图 真结果 路后 铃 ,输出电所以可以得出压为,三 省 在精密测量中,进入传 省 感器的除了输出的测量 省 信号外,还往往有各种 省 噪声,传感器的信号又 省 十分微弱,将测量信号 省 从含有噪声的信号中分 收 离出来对于提高电路的 收 测量精度有很大的影响 收 ,为了便于区别信号和 收 噪声,需要对信号进行 收 调制,之后再解调。 从 收 已调信号中检出调制信 收 号的过程称为解调或检 收 波。解调的方法可以分 收 为包络检波和相敏检波 收 。包络检波原理简单、 收 电路简单,在通信中有 收 很广泛的应用,但它有 收 两个问题:保罗检波解 收 调的主要过程是对调幅 收 信号进行半波或全波整 收 流,无法从检波器的输 收 出鉴别调制信号的相位 收 ,还有,包络检波本身 收 不具有区分不同载波频 收 率的信号的能力,对于 收 不同载波频率的信号, 收 包络检波都以同样的方 收 式对其整流,以恢复调 收 制信号,这证明包络检 收 波不具有区别信号和噪 收 声的能力。 本次课程设 收 计为了使检波电路具有 收 判别信号相位和选频的 收 能力而采用相敏检波电 收 路。 2.1 开关式相敏 收 检波电路的参数计算 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 本 镰 次课程设计采用开关式 镰 的相敏检波电路,电路 镰 图如图 2-1 所示。图 镰 中,从端输入要解调的 镰 电压信号,端输入方波 镰 参考信号。由于载波信 镰 号的频率远高于调制信 镰 号,仪器仪表表可以认为载波信号 镰 与调幅信号具有相同的 镰 频率。在载波信号为正 镰 半周期时,V 导通,同 镰 相输入端被接地,只从 镰 反相输入端输入,放大 镰 器的放大倍数为-1, 镰 在的负半周期中,V 截 镰 止,同时从同相输入端 镰 和反相输入端输入,放 镰 大器的放大倍数为 1。 镰 2所以,取电阻 R=。 图 烯 2-1 开关式相敏检 烯 波电路图 2.2 开关式 烯 相敏检波电路的搭建 仿 烯 线 所示 烯 ,仿线 烯 所示。 当前无法显示此图像。 图 2-2 开关式 氰 相敏检波电路仿线 开关式相敏检波 氰 电路仿真结果 第三章 氰 低通滤波器电路设计 传 氰 感器输入测量系统的信 氰 号中,除了有价值的信 骚 息外,往往还包含许多 骚 噪声以及其他与被测量 骚 无关的信号,并且原始 骚 的测量信号经过传输、 骚 放大、各种形式的变换 骚 、运算以及当前无法显示此图像。当前无法显示此图像。仪器仪表表 其他处理之 骚 后,也会混入各种不同 骚 形式的噪声,从而影响 骚 测量精度。 滤波器分为 骚 低通滤波器、高通滤波 骚 器、带通滤波器。由于 骚 本次课程设计要将传感 骚 器经放大后的低频信号 骚 分离出来,因此需要设 骚 计一个低通滤波器。对 骚 于低通滤波器,一阶低 骚 通滤波器具有结构简单 骚 、计算简单、容易实现 骚 的特点,但一阶低通滤 骚 波器的滚降太慢,滤波 骚的效果不好,所以本次 骚 课程设计所设计的低通 骚 滤波器为压控电压源型 骚 二阶 RC 有源低通滤波 骚 器。 3.1 压控电压源 骚 型二阶 RC 有源低通滤 骚 波器的参数计算 R? ? ? ? = 1 +? ??如图 3 民 -1 是压控电压源型滤 民 波电路的基本结构,运 民 算放大器与电阻和构成 民 的同相放大器称为压控 民 电压源,压控电压源可 民 由任何增益有限的电压 民 放大器来实现,如果使 民 用的是理想的放大器,仪器仪表表 民 压控增益,通过基尔霍 民 夫定律可以得到,该电 民 路传递函数为 H?S? =? ? ? ? ? ???? ?? ? ?? ? ?? ???? ??? ? ????? ? ?? ? ?? ? ?? ? 。 ? ? ~? ? ? ? =?? ?? ? = ?? ? 式中 民 所在位置元件的复导 民 纳,对于电阻元件,对 民 于电容元件。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = 0对于压控 民 电压源型二阶 RC 有源 剩 低通滤波器,取与为电 剩 阻,与为电容,开路, 剩 可构成低通电路。 ? ? = ? ? = 1 +? ?? ? ? =???? ? ? ? ? ? ? ? ? =?? ???? ?+?? ? ? +??? ?? ? ? ? ? ? = 45??? ? = ? ? = 10 剩 由于需要使经过相敏 剩 检波后的信号作为压控 剩 电压源型二阶 RC 有源 剩 低通滤波器的输入信号 剩 时,输出的信号需要是 剩 一个直流信号,因此压 剩 控电压源型二阶 RC 有 剩 源低通滤波器得截止频 剩 率应该很小,本次课程 剩 设计所设计的压控电压 剩 源型二阶 RC 有源低通 柬 滤波器的截止频率为, 柬 所以,取, ? ? = ? ? = 2.23?? 。 图 3- 柬 1 压控电压源型滤波电 柬 路 当前无法显示此图像。 3.2 压控电压源型 柬 二阶 RC 有源低通滤波 柬 器电路的搭建 仿线 压控电压源型 柬 二阶 RC 有源低通滤波 柬 器电路仿真图 当前无法显示此图像。当前无法显示此图像。 图 3-3 会 压控电压源型二阶 RC 会 有源低通滤波器电路仿 会 真结果图 由波特测试仪 会 所显示的数值可知,所 会 设计的压控电压源型二 会 阶 RC 有源低通滤波器 会 的截止频率大约为 43 会 .3Hz,与理论值相 会 差无几,由示波器所示 会 波形可知,输入的相敏 会 检波后的波形经压控电 会 压源型二阶 RC 有源低 会 通滤波器电路后变为一 会 条直线,可以认为仿真 会 正确,所以设计的压控 会 电压源型二阶 RC 有源 会 低通滤波器电路仿真图 会 也是正确的。 第四章 膊 直流放大电路设计 经过 膊 滤波器后,电压信号有 膊 所衰减,需要再次放大 膊 来达到所要求达到的电 膊 压值。放大电路的电路 膊 图如图 4-1 所示。 当前无法显示此图像。 图 膊 4-1 直流放大电路 膊 电路图 4.1 直流放大 膊 电路设计 参数的设计 从 膊 滤波器输出的电压值为 膊 1V,因此直流放大电 膊 路大放大倍数为 2 就可 膊 以得到所要求的 2V 的 膊 电压输出。所以可以用 膊 一个同相放大电路来放 膊 大。 4.2 直流放大电 膊 路的搭建 放 大 电 路 的 仿 度 线 所 示 度 , 仿 线 度 所 示 。 度 图 4-2 放大电路 度 的仿线 放大 椽 电路的仿真电路结果 第 椽 五章 整体电路的组装 椽 与调试 经过将四部分的 椽 电路惊醒组装后可得到 椽 总体电路图,整体电路 椽 的仿真图见附录。 ? ? = ? ? = 10 ? ? = ? ? = 2.23??? ? = ? ? = 50 ? ? = ? ? = 10??k对于 椽 整体电路,有与有输入 椽 和输出阻抗匹配的要求 椽 ,部分电阻或电容的值 椽 应该进行适当的调整, 椽 以达到最好的预期效果 椽 。低通滤波器部分的阻 椽 值和容抗进行了一定的 棵 调整,由原来的阻值, 棵 改为, 。R由一个 棵 最大阻值为 1000d 棵 的滑动变阻器代替。经 棵 过调试之后,所得的仿 棵 线 所示 棵 。 当前无法显示此图像。当前无法显示此图像。当前无法显示此图像。 图 5-1 总体电路仿 棵 真结果 总结 经过这次仪 棵 器仪表电路的课程设计 棵 ,我对 multisi 棵 m 软件的使用越来越熟 棵 练,虽然在课设过程中 棵 ,对于软件的操作我遇 棵 到了很多问题和错误, 棵 不过通过自己上网查询 棵 和询问同学,这些问题 棵 和错误都得到了解决。 棵 而且经过了解决这些问 棵 题和错误的过程,我也 棵 学到了很多知识,也得 肚 到了很多启示。 在这一 肚 次课程设计中,我对自 肚 身的优点和缺点有了更 肚 进一步的了解。经过这 肚 次课程设计,我发现自 肚 己在软件操作和资料查 肚 询的能力有不足,遇到 肚 的问题不知道怎么解决 肚 ,盲目无助,不知如何 肚 下手。所以,以后在学 肚 习理论知识的同时,我 肚 也应该更多的去实践, 肚 去学习一些有用的软件 肚 ,为自己以后的学习提 肚 够方便。还有在我遇到 肚 问题的时候,我最开始 肚 想到的不是如何自己解 肚 决,一遇到问题就不假 肚 思索的请教同学,上网 肚 查资料,没有经过一个 肚思考的过程,当我意识 肚 到这个问题之后,我开 肚 始试着自己先独立解决 肚 ,独立思考,能够自己 肚 解决的就不再请教他人 肚 。 在设计的过程当中 肚 ,ova欧华变频器说明书我遇到了很多问题, 肚 起初是不知道该做什么 肚 ,能做出来什么,这个 肚 问题一直影响我的进度 肚 ,成都科达瑞仪器仪表有限公司后来想通之后,我认 肚 识到, 要敢于下手,ova欧华变频器说明书 肚 要敢于做,不是没有思 浆 路而是不敢动手做而已 浆 。之后遇到的都是一些 浆 软件的使用和原理上的 浆 问题,通过上网查询资 浆 料和询问同学,我的问 浆 题一一得到了解决。就 浆 这样,课程设计由设想 浆 变成现实,由最开始的 浆 草稿逐步逐步地完善。 浆 很高兴有这么一次自己 浆 设计的机会,值得庆幸 浆 的是我也抓住了这次机 浆 会,从中学到了很多, 浆 也得到了很多。 当前无法显示此图像。 参考文 浆 件 [1]张国雄.测控 浆 电路.北京:机械工业 浆 出版社,2011 [2 浆 ]康伟光.电子技术基 浆 础模拟部分.北京:清 浆 华大学出版社,200 浆 5 [3]刘迎春、叶湘 浆 滨.传感器原理与应用 浆 .长沙:国防科技大学 浆 出版社,2006 [4 浆 ]何希才.传感器及其 浆 应用电路.北京:电子 浆 工业出版社,2001 赐 [5] 史健芳、陈惠 赐 英、李凤莲.电路分 烩 析基础.北京:人民邮 烩 电出版社 附录:整体电 烩 路仿真图

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关键词: 电路仪器仪表