Разработка микропроцессорного устройства для определения нитратов в тестируемом предмете - Дипломная работа

Темой дипломного проекта является разработка индикатора нитратов на микроконтроллере. индикатор нитрат микроконтроллер автоматизация Объектом исследования является устройство, определяющее количественное содержание нитратов в тестируемом объекте. В процессе выполнения дипломного проекта необходимо было решить следующие задачи: 1. Создание компоновки и трассировки печатной платы, выбор метода производства печатной платы, рассчитать эксплуатационные характеристики индикатора нитратов на микроконтроллере. В процессе разработки индикатора нитратов на микроконтроллере проводилась сравнительная оценка способов автоматизации с точек зрения, высказанных в технической и справочной литературе.Проектированное устройство предназначено для оценки количественного содержания нитратов в овощах и фруктах. Для измерения нитратов был положен метод электропроводимости, измерительное устройство анализирует электропроводимость между двумя электродами. Индикатор нитратов применяется на производстве для промежуточного контроля выпускаемой продукции, так как устройство определяет содержание нитратов мгновенно и не надо ждать несколько часов для того что бы получить результата лабораторных исследований. В быту устройство получило широкое распространения для индивидуальной оценки содержания нитратов в овощах и фруктах выращенных на грядке или купленных в магазине.Проектированное устройство - индикатор нитратов на микроконтроллере предназначен для оценки количественного содержания нитратов в овощах и фруктах. Нитраты - соли азотной кислоты, которые растения извлекают из почвы. Более 60 % нитратов мы получаем из овощей, около 20 % - из питьевой воды, 10 % - из мяса, остальное - из фруктов, молока и молочных продуктов. Определение нитратов с помощью тест полосок - для определения нитратов необходимо всего лишь капнуть каплю воды или приложить кусочек фрукта или овоща и за несколько секунд можно узнать результат, полоска меняет цвет в зависимости от количества нитратов, но так как для каждого тестирования необходима новая тест полоска, а она, как правило стоит не мало, это метод считается самым дорогим и затратным среди всех методов [38]. Способ определения нитратов методом электропроводимости, измерительное устройство анализирует электропроводимость между двумя электродами, а результат выдается на дисплей в считаные секунды, так как устройство может определять нитраты не один раз и делает это за несколько секунд, этот способ является наиболее актуальным на сегодняшний день [36].Проектированное устройство - индикатор нитратов на микроконтроллере предназначен для оценки количественного содержания нитратов в овощах и фруктах. В качестве аналога проектируемого индикатора нитратов был выбран индикатор нитратов «СОЭКС». Хоть и время измерения нитратов в продуктах индикатором нитратов «СОЭКС» производится дольше и точность измерения и диапазон измерений ниже, чем у индикатора нитратов AI-125. Стоимость и размер индикатор нитратов «СОЭКС» меньше, ведь нам нужен не лабораторный индикатор нитратов, а бытовой с условием что его размер будет не превышать обычный мобильный телефон и его стоимость будет доступна всем покупателям.Структурная схема разрабатывается на начальных стадиях проектирования и предшествует разработке схем других типов. Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи между ними. Структурная схема индикатора нитратов на микроконтроллере представлена на рисунке 2.1: Рисунок 2.1-Структурная схема индикатора нитратов на микроконтроллереФункциональная схема предназначена для разъяснения процессов, происходящих в отдельных функциональных цепях изделия или изделии в целом. Функциональная схема индикатора нитратов на микроконтроллере представлена на рисунке 2.2: Рисунок 2.2 - Функциональная схема индикатора нитратов на микроконтроллере Функциональная схема состоит из следующих блоков: Блок питания состоит из батареи Б, зарядного устройства ЗУ и преобразовательного блока ПБ. БЦИ, блок цифровой индикации, который состоит из дисплея Д и светодиодной подсветки СДП. Опорные сигналы: 1 - Питание - сигнал, осуществляющий питание всех модулей и элементов устройства.Блок датчика предназначен для количественного определения нитратов, состоит из усилителя (Микросхемы DD1), синхронного детектора (Микросхемы DD2) и 2-х щупов, подключаемых через разъем X2 CKX-3.5-05. Схема блока микроконтроллера представлена на рисунке 2.4. Выбираем транзистор VT1 из условия: где Ik max - максимальный ток коллектора, Іраб.max.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Назначение и область применения проектируемого устройства

1.2 Анализ существующих разработок и их характеристика

1.3 Выбор и обоснование аналога проектируемого устройства

2. РАСЧЕТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ

2.1 Разработка структурной схемы

2.2 Разработка функциональной схемы

2.3 Разработка принципиальной схемы

2.3.1 Расчет узлов и блоков с выбором элементной базы

2.3.2 Описание принципа действия

2.4 Расчет блока электропитания

2.5 Разработка алгоритма работы устройства

3. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Компоновка и трассировка печатной платы

3.2 Выбор метода производства печатной платы

3.3 Расчет эксплуатационных характеристик

3.4 Поиск и устранение неисправностей

4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭНЕРГО- И МАТЕРИАЛОСБЕРЕЖЕНИЮ

6. ОХРАНА ТРУДА

7. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ