Комп’ютерне моделювання вимірювальної системи - Курсовая работа

Зчитування сигналу системи відбувається з термопари, далі сигнал подається на підсилювач та на АЦП.Розроблена програма призначена для вивчення роботи вимірювальної системи, що складається з термопари, підсилювача, АЦП, мультиплексора, паралельного порта компютера.Враховуючи вищенаведені обставини, можна підвищити ефективність вивчення навчального матеріалу з дисципліни „Пристрої звязку з обєктом”, а цим самими покращити навчальний процес на кафедрі КСМ Чернівецького національного університету імені Ю. Федьковича.Чутливість термопар до температури заснована на термоелектричному ефекті (ефекті Сібека (Seebeck), по імені винайденим його в 1821 році дослідника), при якому використовується зєднання двох матеріалів (металів і сплавів, наприклад міді і мідно-нікелевого сплавів, заліза і мідно-нікелевого сплавів чи платини і платинорідного сплавів). Коли кінці провідника знаходяться при різних температурах, між ними виникає різниця потенціалів, пропорційна до різниці температур. Розміщуючи спай з металів з різними термоерс в середовище з температурою Т1, а інші кінці провідників при температурі Т2, то на кінцях провідників отримається напруга, пропорційна до різниці температур Т1 і Т2. Для створення термопар використовують наступні метали і сплави: залізо, платина, родій, реній, вольфрам, мідь, алюмень (сплав нікеля і алюмінія), хромель (сплав нікеля і хрому), константан (сплав міді і нікелю), копель (сплав нікелю, заліза і міді) та ін. Часто одночасно використовується два спаї (диференційна термопара), один з яких знаходиться при відомій (опорній) температурі, а другий вимірює температуру обєкту і називається чутливим або вимірювальним.Згідно завдання схема підєднання операційного підсилювача А1 [2]: Рис.2.4.Для компютерної обробки дискретні аналогові значення вимірювального сигналу, необхідно представити в цифровій формі, тобто виконати аналого-цифрове (AC, Analog-Digital - Відповідний пристрій являється аналого-цифровим перетворювачем (АЦП, Analog-Digital Converter, ADC Converter - ADC). АЦП може працювати у відповідності з різними принципами: паралельне порівняння, покрокове наближення (апроксимація) [2-4]. Метод послідовної лічби із застосуванням АЦП заснований на урівноваженні вхідної напруги сумою еталонів, які підраховуються лічильником. У ній за сигналом "Пуск" RS-тригер переключається в стан "1" і дозволяє проходження імпульсів від генератора G через елемент І на вхід підсумовування двійкового лічильника СТ2.В багатьох випадках різні елементи системи повинні разом використовувати деякі обмежені ресурси, наприклад вхідний порт компютера або довгий сигнальний кабель, по котрому передається інформація від декількох датчиків. Мультиплексування (multiplexing) [2] дає можливість компютеру у будь-який момент часу вибрати сигнал, який датчику необхідно зчитати. Іншими словами мультиплексор (multiplexer) можна розглядати як перемикач (комутатор), який зєднує компютер у кожен момент часу тільки з одним датчиком (рис.2.7). Мультиплексування застосовується не тільки в області вимірювання, але й відіграє, хоча і в іншому сенсі, важливу роль в техніці звязку.Для звязку компютера із зовнішніми пристроями служать порти. Одні порти служать для вводу даних в компютер, а інші - для виводу. Дані в порт записуються і зчитуються по шині даних D0-D7 (8 біт), а для вибору конкретного порту використовується шина адреси A0-A15 (16 біт). Фактично паралельний порт складається з трьох 8-бітних портів/ регістрів: 1) DR - Data Register, 8 - бітний регістр даних (вивід); Для більшості компютерів адреси портів принтера (LPT1) в шістнадцятковій системі наступні: DR ($00378); SR ($00379), CR ($0037А), тобто адреса наступного регістра на 1 більша від попереднього, проте адреса першого порта може бути різною.Алгоритм програми полягає в зчитуванні початкового сигналу (температури), перетворенні температури в аналогову напругу за допомогою термопари, напруги - у цифровий сигнал за допомогою АЦП, зчитуванні цифрового сигналу в порт через мультиплексор.В якості вхідних даних використано значення температури, а також параметри термопари, підсилювача, АЦП, мультиплексора.Під час виконання, програма не звертається до інших програмних продуктів, таких як Microsoft Office та ін. Мінімальними вимогами, за яких програма працюватиме та буде видавати достовірні результати, до апаратної частини ПК, можна вважати: • процесор 6-го покоління Intel Celeron 533 МГЦ;Організація підготовки до виконання лабораторної роботи, використовуючи розроблений програмний продукт, економить викладачу час на пояснення теоретичного матеріалу, що надає можливість використати його в інших цілях.

ЗМІСТ

Вступ

1. Призначення та область застосування

2. Технічні характеристики

2.1 Постановка задачі на розробку програми

2.1.1 Параметри та принципи роботи термопар

2.1.2 Будова і принцип роботи підсилювача

2.1.3 Аналогово-цифровий перетворювач

2.1.4 Мультиплексор

2.1.5 Паралельний порт

2.2 Опис алгоритму і функціонування програми

2.3 Опис організації вхідних та вихідних даних

2.4 Опис організації вибору технічних і програмних засобів

3. ОЧІКУВАНІ ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ

Список використаних джерел

1. Рогельберг И.Л., Бейлин В.М. Сплавы для термопар. Справоч. изд. - М.: Металлургия, 1983. - 360 с.

2. Бабич М.П. Жуков І.А. Компютерна схемотехніка: Навчальний посібник. - К.: МК-Пресс, 2004. - 412 с.

3. Ан П. Сопряжение ПК с внешними устройствами: Пер. с англ.- М.: ДМК Пресс, 2001.- 320 с.

4. Гелль П. Как превратить компьютер в измерительный комплекс. - М.: ДМК, 1999. - 144 с.

5. Гук М. Интерфейсы ПК: справочник. - СПБ.: Питер, 1999. - 416 с.

6. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. - М.: ЭКОМ, 1997. - 224 с.