ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 73

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.





  1. Вводная часть


Метеостанция является одним из наиболее практичных измерительных устройств, значение которого в социальной, культурной и бытовой жизни людей достаточно велико. Благодаря предсказаниям этого прибора мы имеем возможность достаточно хорошо приготовиться к изменениям погодных условий, распланировать мероприятия и быть готовыми к наступающему дню.

Данный тип устройств предназначен для снятия показаний температуры, давления, влажности и прочих параметров для уведомления о текущем состоянии погодных условий и их дальнейшего прогнозирования.
Целью курсовой работы является разработка технического описания и методики регулировки метеостанции, а также раскрытие теоретических знаний, полученных в процессе обучения в техникуме.



  1. Краткие сведения об изделии

Прототипы этой карманной метеостанции - радиометра является измеритель атмосферного давления и измерители уровня радиации. Удалось исправить некоторые ошибки в программе, дополнить прибор и программу некоторыми новыми функциями, в том числе радиометром и отображением результатов его работы.

Прибор выводит с дискретностью один час суточные графики изменений атмосферного давления и уровня радиации. Он прогнозирует изменения погоды и подаёт звуковой, световой и вибрационный сигналы при угрожающем увеличении уровня радиации.

На программном уровне реализована функция, позволяющая нам определять высоту по показаниям датчика давления, относительно установленным значениям.

Также реализована функция определения уровня радиации диапазоне бета и гамма распада радионуклидов. Длительность временного интервала, в течение которого математическое ожидание числа импульсов от применённого в приборе счётчика Гейгера СБМ-21 численно равно мощности экспозиционной дозы радиации в микрорентгенах в час.

Режимы отображения температуры и уровня радиации автоматически чередуются с периодом 5 мин. Система экстренного оповещения срабатывает при явном превышении измеряемых параметров.

2.1. Технические характеристики

1) измеряемое атмосферное давление……………………….. 300...1100 гПа;

2) высота места измерения давления относительно места, принятого за исходное…………………………………………………… от -500 до +9000 м;

3) измеряемая мощность экспозиционной дозы радиоактивного излучения равна…………………………………………………………..от 0 до 99 мкР/ч;

4) напяжение питания………………………………………. 3,7/760 мА·ч В;

5) время работы в режиме сна…………………………………….. 45 суток.

2.2. Описание принципиальной схемы
Схема метеостанции-высотомера-радиометра представлена на рис. 2.
Подключение ЖКИ от сотового телефона Nokia 510 (HG1) и модуля датчика давления и температуры BMP180 (B1) к микроконтроллеру DD1 в основном соответствует схеме, приведённой в [1]. Добавлен стабилизатор напряжения 3 В. Такое напряжение питания допустимо как для микроконтроллера (2...5,5 В), таки для датчика(1,8...3,6 В) и ЖКИ (2,7...3,3 В).

Добавлены также приобретённые в интернет-магазинах готовые платы зарядки аккумулятора от разъёма USB и контроля заряженности аккумулятора. Имеющиеся на этих платах светодиодные индикаторы хода зарядки и уровня заряженности на схеме не показаны. Индикаторы заряженности работают только при нажатой кнопке SB5. Если питать прибор от трёхвольтного источника (например, от двух гальванических элементов), компенсационный стабилизатор напряжения и упомянутые выше платы не нужны.

Узлы на транзисторах VT1, VT3 и VT4, диодах VD1-VD5 и счётчик Гейгера BD1 относятся к измерителю радиоактивного излучения. При отказе от его измерения они вместе с обеспечивающими их работу другими элементами могут быть исключены из схемы. При этом выводы 6, 11 и 16 микроконтроллера DD1 остаются свободными.

В программу добавлена процедура обслуживания кнопки SB1. При первом нажатии на неё программа запоминает текущее значение атмосферного давления, а вместо него выводит на ЖКИ строку "h = 0000м. Для вывода символов "h", "=", "м" в программе модифицирована таблица знакогенератора. В дальнейшем в соответствии с изменениями измеренного давления программа вычисляет относительную высоту, которую со знаком плюс или минус отображает на индикаторе вместо последовательности нулей. Следующее нажатие на кнопку SB 1 возвращает на ЖКИ текущее значение давления.

Датчиком освещённости служит фототранзистор VT2. При его затемнении на минуту и более программа выключит ЖКИ и будет держать его выключенным, пока при очередном "пробуждении" микроконтроллера, происходящем каждые 2,3 с, она не определит, что фототранзистор освещён. Ток, потребляемый от аккумулятора G1, в темноте снижается приблизительно до 60 мкА. Их потребляет в основном интегральный стабилизатор DA1. С аккумулятором ёмкостью 760 мА·ч прибор способен проработать около 45 суток, если, конечно, редко доставать его из кармана.

Чтобы можно было прочитать показания прибора и при плохом внешнем освещении, в него добавлена кнопка SB2. Когда она нажата, включены подсветка экрана ЖКИ и осветительный светодиод ("фонарик") EL1.

Высокое напряжение для работы счётчика СБМ-21 обеспечивается подачей пачки импульсов на затвор транзистора VT1 перед переводом микроконтроллера в режим "сна". Напряжения, сформированного умножителем на диодах VD1-VD5, достаточно для нормальной работы счётчика. Разрядка конденсатора C8 за период переполнения WDT не выводит напряжение на счётчике СБМ-21 за нижний предел рабочего для него интервала. При каждом "пробуждении" (это происходит с приходом каждого импульса от счётчика BD1 либо в момент срабатывания сторожевого таймера через 2,3 с после предыдущего "пробуждения", если за это время ни одного импульса не было) микроконтроллер генерирует очередную пачку импульсов, подзаряжающих конденсатор C8. С учётом длительности опроса датчика давления, программных вычислений и генерирования упомянутых пачек импульсов экспериментально определённое число периодов переполнения сторожевого таймера за пятиминутный интервал измерения равно 100.

Усиленные импульсы счётчика с коллектора транзистора VT4 поступают на вход RB0 (INT) микроконтроллера. Прерывания программы по спадающим перепадам этих импульсов выводят микроконтроллер из "спящего" режима, затем он выполняет все необходимые действия и вновь "засыпает".

Все основные детали размещены на макетной двухсторонней печатной плате, а соединения между ними выполнены тонким монтажным проводом. Использованы в основном радиодетали для поверхностного монтажа. Модуль датчика BMP180 и плата контроля заряженности аккумулятора расположены в верхней части прибора и соединены с основной платой разъёмами. Плата зарядного устройства для аккумулятора G1 закреплена на проволочных стойках вверху справа. Под ней находятся излучатель звука HA1 со встроенным генератором и вибромотор M1.

Транзистор BS107A может быть заменён другим высоковольтным полевым n-канальным. Резисторы R3, R5, R6, R8 предназначены для защиты выводов микроконтроллера, ошибочно назначенных выходами (например, при переработке программы), от перегрузки при нажатии на подключённые к ним кнопки. В готовой конструкции они не нужны, их можно заменить перемычками. В качестве M1 использован вибромотор мобильного телефона.

2.3. Описание структурной схемы

Структурная схема состоит из следующих блоков:

1. Блок управления зарядом аккумулятора;

2. Гальванический элемент (аккумулятор);

3. Компенсационный стабилизатор;

4. Четырех сегментный индикатор заряженности аккумулятора;

5. Микроконтроллер;

6. Дисплей;

7. Датчик давления и температуры:

7.1. Датчик давления;

7.2. Датчик температуры;

8. Блок гашения и подсветки дисплея;

9. Счетчик Гейгера:

9.1. Импульсный усилитель;

9.2. Умножитель напряжения;

9.3. Сцинтилляционный датчик;

9.4. Усилитель выходного сигнала;

10. Блок экстренного оповещения;

10.1. Динамик;

10.2. Вибромотор;

10.3. Сигнальный светодиод;

11. Командные переключатели.
Заряд аккумулятора происходит через блок управления зарядом со встроенной защитой по току и напряжению. Питание с аккумулятора поступает на компенсационный стабилизатор для понижения напряжения, питающего последующие блоки прибора. Параллельно к аккумулятору подключен индикатор заряда.
Микроконтроллер принимает и обрабатывает сигналы с подключенных к нему датчиков Гейгера, температуры, давления и выводит их на дисплей. Для обеспечения работы к счетчику Гейгера подключены импульсный генератор, множитель напряжения и усилитель выходного сигнала для его дальнейшего преобразования.

Блок гашения и подсветки дисплея подключен к командным кнопкам,

предоставляющие возможность менять режимы работы микроконтроллера. Система экстренного оповещения подключена к микроконтроллеру и срабатывает при резком превышении установленных значений.
3. Перечень параметров по которым производится настройка, выбор контрольных точек.

К.т.1- Регулировка входного блока контроля заряда аккумулятора.

К.т.2- Регулировка компенсационного стабилизатора.
К.т.3- Регулировка блока индикации заряда аккумулятора.

К.т.4- Регулировка блока гашения экрана.

К.т.5- Регулировка микроконтроллера DD1.

К.т.6- Регулировка датчика давления и температуры В1.

К.т.7- Регулировка счетчика Гейгера.



К.т.

Тип значения

Параметры контрольных точек

Примечание

Номинальное значение

Предельное значение

1

Напряжение, ток

5B/1A

5B/2A

---

2

Напряжение

3B

3.3B

---

3

Напряжение

3.7В;

3.55В;

3.4В;

3.2В

---

Подбором резисторов блока индикатора заряда аккумулятора добиваемся последовательного срабатывания светодиодов по номинальным значениям.

4

Напряжение

4.5В

---

---

5

Программный код

---

---

---

6

Даннные о температуре и давлении

---

---

---

7

Данные о радиоактивном излучении

---

0…99мкР.

час

---



4. Указание мер безопасности

1. До регулировочных работ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности и имеющие квалификационную группу не ниже 3.

2. Должны быть обеспечены равномерность и устойчивость рабочего места.

3. Уровень освещенности рабочих поверхностей должен соответствовать установленным нормам данного вида работ.

4. Необходимо наличие вытяжной вентиляции.

5. Под столом необходимо наличие резинового коврика.

6. Наличие специальной одежды обязательно.

7. Приборы должны быть заземлены.

8. Ручной инструмент должен быть стандартным, иметь удобные изолированные ручки.

9. Электропаяльник должен быть стандартным. иметь специальную подставку, чтобы избежать возможных возгораний.

10. Под флюсы, припои и др. материалов должны иметься специальные емкости.

11. Необходимо наличие материала для снятия излишка канифоли с жала паяльника.

12.По окончанию работы необходимо отключить все электроприборы от сети, привести рабочее место в порядок.

5. Вспомогательные технические данные.

Необходимая документация для диагностики и регулировки:

1. Схема электрическая принципиальная, ЧРТ.КП. 11.02.16.001.08;

2. Схема структурная ЧРТ.КП.11.02.16.001.08;

3. Таблица контрольных точек ЧРТ КП.11.02. 16.001.08П3;

4. Инструкция по настройке контрольно-измерительных приборов;

5. Инструкция по регулировке ЧРТ.КП.11.02.16.001.08.

Контрольно-измерительные приборы


1. Лабораторный блок питания (источник питания) MAISHENG MS3010D-MS002 (30 В, 10 А).

Технические характеристики MAISHENG MS3010D:

Характеристики лабораторного блока питания

Выходное напряжение

0 - 30 В (регулируемое)

Выходной ток

0 - 10 А (регулируемый)

Выходная мощность

300 Вт

Входное напряжение

220 В / 50 Гц (по умолчанию)

Регулирование питания

CV ≤ 0,05% + 1 мВ
CC ≤ 0,05% + 1 мА

Регулирование нагрузки

CV ≤ 0,1% + 5 мВ
CC ≤ 0,1% + 10 мА

Пульсация и шум

CV ≤ 10 мВ rms
CC ≤ 20 мА rms

Разрешение

0.1 В, 0.1 А

Точность

± 1% + 1 цифра

Защита:

OVP (защита от перенапряжения)

есть

OCP (защита от перегрузки по току)

есть

OTP (защита от перегрева)

есть

Общие характеристики

Цвет

белый

Дисплей

2 светодиодных 3-разрядных дисплея

Встроенный вентилятор охлаждения

есть

Подсветка экрана

есть

Рабочих температура

0°С - +40°С

Температура хранения

-20°С - +80°С

Габариты

260 х 155 х 125 мм

Вес

2,4 кг

Комплектация

лабораторный блок питания MAISHENG MS3010D – 1 шт




кабель питания – 1 шт
провода банан-крокодил – 1 шт
инструкция по эксплуатации – 1 шт



2. Автоматический мультиметр OWON XDM2041.
Технические характеристики OWON XDM2041:

Характеристики мультиметра

Выбор пределов измерений

автоматический

Постоянное напряжение (DC)

50 мВ, точность ± (0,1% + 10), разрешение 0,001 мВ
500 мВ, точность ± (0,025% + 5), разрешение 0,01 мВ
5 В, точность ± (0,025% + 5), разрешение 0,0001 В
50 В, точность ± (0,03% + 5), разрешение 0,001 В
500 В, точность ± (0,1% + 5), разрешение 0,01 В
1000 В, точность ± (0,1% + 5), разрешение 0,1 В

Переменное напряжение (AC)

500 мВ - 750 В, точность ± (0,5% + 30)

Постоянный ток (DC)

500 мкА, точность ± (0,35% + 10), разрешение 0,01 мкА
5000 мкА, точность ± (0,35% + 10), разрешение 0,1 мкА
50 мА, точность ± (0,35% + 10), разрешение 0,001 мА
500 мА, точность ± (0,35% + 10), разрешение 0,01 мА
5 А, точность ± (0,35% + 10), разрешение 0,0001 А
10 А, точность ± (0,8% + 60), разрешение 0,001 А

Переменный ток (AC)

500 мкА - 500 мА, точность ± (0,5% + 20)
5 А - 10 А, точность ± (1,5% + 20)

Сопротивление

500 Ом, точность ± (0,1% + 10), разрешение 0,01 Ом
5 кОм, точность ± (0,1% + 5), разрешение 0,0001 кОм
50 кОм, точность ± (0,1% + 5), разрешение 0,001 кОм
500 кОм, точность ± (0,1% + 5), разрешение 0,01 кОм
5 МОм, точность ± (0,25% + 5), разрешение 0,0001 МОм
50 МОм, точность ± (1,0% + 10), разрешение 0,001 МОм

Емкость

50 нФ - 500 мкФ, точность ± (2,5% + 5)
5 мФ - 50 мФ, точность ± (5,0% + 8)

Частота

10 Гц - 60 МГц, точность ± (0,2% + 8)

Диодные измерения

3 В

Непрерывность

1000 Ом

Температура

поддержка термопар двух категорий: типа K и термосопротивления PT100

Количество отсчетов

55000

Функция True RMS

есть

Интервал записи

15 мс - 9999,999 с

Длина записи

1 Кб

Скорость измерения

150 раз в секунду

Точность

0,025%

Общие характеристики

Дисплей

3,7-дюймов TFT LCD дисплей, 480 х 320

Питание

220 В, 50 Гц

Интерфейс передачи данных

RS232

Рабочая температура

0°С +40°С

Температура хранения

-20°С +70°С

Влажность

< 80%

Габариты

295 х 235 х 110 мм

Вес

3050 г

Комплектация

мультиметр OWON XDM2041 – 1 шт

 

измерительные щупы – 2 шт
зажимы-крокодилы – 2 шт
предохранитель – 2 шт
кабель питания – 1 шт
инструкция по эксплуатации – 1 шт



3. Программатор универсальный VS4000P.

Технические характеристики VS4000P:
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ VS4000P

Характеристики программатора

Поддержка чипов

EEPROM, FLASH, AVR, PIC и др. (более 20000 микросхем)

Максимальный объем памяти чипа

512 Мб

Совместимость с ОС

Windows 2000 / XP / Vista / 7 / 8 / 10

Панель

ZIF 40-контактная

Целевое напряжение

1.8 В, 3.3 В, 5 В, 12.5 В

Потребляемый ток

не более 50 мА

Светодиодная индикация

питания, обмена данными

Интерфейс

USB 2.0

Общие характеристики

Источник питания

USB

Габариты

124 мм х 108 мм х 25 мм

Вес

300 г

Комплектация

программатор VS4000P – 1 шт
USB кабель - 1 шт
диск с ПО - 1 шт
экстрактор (щипцы) для PLCC, интегральных микросхем, чипов - 1 шт
адаптер SOP8 (200 mil) - 1 шт
адаптер SOP8 (150 mil) - 1 шт
адаптер PLCC44-DIP40 - 1 шт
адаптер PLCC32-DIP32 - 1 шт


4.Камера тепла, холода, давления и влаги REOCAM TCH-64.

Технические характеристики REOCAM TCH-64:



Метрологические характеристики камеры

Соответствие стандарту

Значения

диапазон воспроизводимых температур, °С

ГОСТ Р 53618-2009

от -70 до + 120

отклонение достигнутого значения температуры в камере от заданного, °С

±2

(максимальное отклонение установившейся в камере температуры от значения, измеренного образцовым датчиком во всем диапазоне воспроизводимых температур)

амплитуда колебаний температуры в установившемся режиме, °С

±0,5

(максимальное отклонение от среднего значения при регулировании температуры, соответствует ошибочно применяемому понятию «точность поддержания температуры во времени»)

градиент температуры, °С

4 (±2)

(максимальная разница между самой холодной и самой теплой точкой во внутреннем объеме камеры, измеренная в любой момент времени, соответствует ошибочно применяемому понятию «точность поддержания температуры по объёму»)

класс точности датчика температуры

Госреестр СИ № 61352-15

А

предельные значения относительной влажности при температурах от 20 до 60 °С, %

ГОСТ Р 53616-2009

от 10 до 98

отклонение достигнутого значения относительной влажности в камере от заданного, %

±3

амплитуда колебаний относительной влажности в установившемся режиме, %

±3

погрешность датчика относительной влажности

Госреестр СИ № 62191-15

±2

средняя скорость изменения температуры (пустая камера):

 

нагрев от -70°С до +100°С, °С/мин:

3,4

охлаждение от +20°С до -70°С, °С/мин 

1,5

диапазон создаваемого давления, мм ртутного столба:

1…3000



6. Требования к рабочему месту
Рациональная планировка рабочего места должна отвечать следующим основным требованиям: удобству выполнения работы, экономии движения рабочего, экономии производственных площадей, удобству обслуживания и строгому соблюдению правил техники безопасности.

Рабочее место должно быть так устроено, чтобы рабочий находился в непосредственной близости от всех приборов управления, инструмента и материалов, с которыми ему приходится иметь дело, чтобы механизмы и особенно те их части, с которыми он непосредственно соприкасается, были ему легко доступны по всей системе управления, чтобы он излишне не утомлялся, так как удобство рабочего места имеет большое значение не только для самого рабочего, но и для повышения производительности его труда. Материалы для работы необходимо так расположить, чтобы рабочий мог легко их доставить к своему месту. То же самое относится и к расположению инструмента: тот, который чаще употребляется, должен лежать ближе к месту его применения и к той руке, которая им пользуется:
- стол регулировщика;
- кассы для деталей;
- зеркало;
- подставка для флюса, канифоли и припоя;
- место расположения тестера (мультиметра);
- подставка для паяльника;
- гнезда для включения паяльника;
- регулятор нагрева паяльника;
- ящики для инструментов (паяльника, тестера, пинцета и т.д.);
- место расположения осциллографа;

- вытяжная вентиляция;

- антистатический коврик.

7. Подготовка к работе


7.1 Проверить сопроводительные документы на регулируемый прибор.

7.2 Собрать на рабочем месте установку для регулировки прибора в соответствие с приведенными схемами подключения приборов:



Рисунок – 1 Регулировка блока управления зарядом аккумулятора.



Рисунок – 2 Регулировка компенсационного стабилизатора.


Рисунок – 3 Регулировка индикатора заряженности аккумулятора.