.
2 ОБГРУНТУВАННЯ СПОСОБУ ПОБУДОВИ ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ ПРИСТРОЮ
Функціональна схема пристрою для вимірювання температури у віддалених точках наведена на рис. 2.1. p> Пристрій для вимірювання температури у віддалених точках призначене для безконтактного вимірювання температури об'єктів, знаходяться на відстані декількох метрів від датчика. В основі даного пристрою лежить пірометричний датчик, який перетворює теплове випромінювання об'єкта, що представляє собою електромагнітні хвилі різної довжини, в електричну напругу. Таким чином розглядається пристрій має забезпечити перетворення напруги з виходу датчика у відповідне значення температури і відображення його на індикаторі. Використовуємо датчик фірми Banner Engineerihg M18TUP14Q, характеристики якого наведені в пункті 1.2. Залежність вихідної напруги від датчика M18TUP14Q від температури об'єкта наведено на рис. 2.2. Даний датчик має лінійність 2 в діапазоні 0 ... 50 Вє C і 1 в діапазоні 50 ... 300 Вє C.
В
Малюнок 2.2 - Залежність напруги на виході датчика від температури об'єкта
В
Розглянемо функціонування схеми пристрою.
З виходу піроелектричного датчика напруга відповідне температурі об'єкта надходить на ФНЧ, який призначений для фільтрації перешкод. З виходу ФНЧ сигнал надходить на атенюатор, за допомогою якого виконується калібрування пристрою шляхом зміни коефіцієнта передачі. Далі сигнал надходить на пристрій, що погодить (СУ) призначене для підключення датчика до АЦП. З виходу АЦП сигнал надходить на вхід мікроконтролера (CPU1). Мікроконтролер здійснює перерахунок коду відповідного вихідному напрузі датчика в температуру об'єкта. p> Розглянемо алгоритм роботи мікроконтролера (CPU1). Блок-схема алгоритму роботи мікроконтролера (МК) наведена на рис. 2.3. При натисканні кнопки "Замір" на клавіатурі підключеної до порту Р1, МК через P0 перевіряє наявність сигналу готовності АЦП. При надходженні сигналу готовність, в акумулятор А МК записується код з порту Р0. Далі МК виробляє процедуру порівняння вмісту акумулятора А з кодом відповідним напрузі на виході датчика, при температурі об'єкта 50 Вє C. Залежно від результату порівняння в регістр МК Rn записуються відповідні значення T 1 , T 2 , і. Де значення T 1 і T 2 відповідають крайнім значенням температури лінійної ділянки характеристики датчика, а й - Значення коду, відповідного темпері об'єкта T 1 і T 2 . У разі, позитивного результату порівняння T 1 = 0 В° C і T 2 = 50 В° C. У випадку, негативного результату порівняння T 1 = 50 В° C і T 2 = 300 В° C. Далі МК перераховує значення коду отриманого з АЦП в значення температури об'єкта за формулою
В
де - значення коду отриманого з АЦП;
- температура об'єкта.
Далі код відповідний значенню температури об'єкта через порти Р2 і Р3 надходить на схему управління РКІ і інтерфейс USB. Таким чином інформація про температуру об'єкта надходить на відображення.
В
Малюнок 2.3 - Блок-схема алгоритму роботи МК
Далі в акумулятор А МК записується значення коду з Р1. У разі натиснутою кнопки "Cтоп" на порти МК Р2 і Р3 продовжує надходити значення підрахованої температуру об'єкта. В іншому випадку через поротий Р2 на АЦП надходить сигнал скидання і цикл вимірювання повторюється.
Харчування елементів схеми здійснюється від акумулятора напругою 4,5 В за допомогою DC - DC перетворювача. В якості зарядного пристрою (ЗУ) використовується готовий нестабілізований мережевий адаптер БПН 12-03 з вихідним напругою 12 вольт і струмом навантаження 300 мА. За допомогою супервізора контролюється заряд акумулятора. p> Розглянемо схему управління ЗУ. В основі схеми лежить мікроконтролер (CPU2). Висновок AIN контролера є входом аналогового компаратора, за допомогою якого контролюється стан джерела живлення (ЗУ). Висновок ADC це вхід АЦП, з допомогою якого вимірюється напруга на акумуляторі. Високий рівень на виході P0 включає ланцюг зарядки акумулятора. Високий рівень на виході P1 включає ланцюг розряду акумулятора. Висновок P2 служить для індикації закінчення заряду акумулятора. Діод використовується для захисту від неправильного підключення джерела живлення.
Розглянемо алгоритм роботи мікроконтролера (CPU2). Блок-схема алгоритму роботи мікроконтролера (МК) наведена на рис. 2.4. Після подачі живлення на мікроконтролер, відбувається часткова ініціалізація внутрішніх пристроїв мікроконтролера (порт введення/виведення, таймер, АЦП, компаратор і т.п.). Так само починає світиться світлодіод VD5. Потім перевіряється, чи в нормі напруга харчування. Якщо напруга в нормі, то завершується ініціалізація і зчитується значення статусу з незалежної пам'яті (EEPROM) М...
