Електрична принципова схема розробленого пристрою наведена у графічній частині курсового проекту. Пристрій розрахований на підключення двох перетворювачів, але потенційно дозволяє обробляти інформацію від восьми різних первинних вимірювальних перетворювачів без суттєвого ускладнення схеми. У якості первинного вимірювального перетворювача температури (DA1-DA8) обрано перетворювач фірми Analog Devices TMP04. Цей перетворювач має наступні технічні характеристики:

напруга живлення - 4.5 - 7 В;

трьохвивідний корпус ТО-92;

точність первинного перетворення +/ - 1.5⁰ С;

CMOS/TTL вихідні рівні;

діапазон температур: - 40 - +150 ⁰ С;

частота вихідного сигналу 35 Гц;

інформативний параметр вихідного сигналу - шпаруватість імпульсів;

У якості перетворювача CMOS - рівнів в сигнали інтерфейсу RS-485 обрано мікросхему ADM488 фірми Analog Devices (DD1-DD8).

Ця мікросхема уявляє собою драйвер та ресивер сигналів RS-485, тобто драйвер перетворює сигнали TTL або CMOS рівнів в формат RS-485, а ресивер перетворює сигнали RS-485 в TTL або CMOS. Основні характеристики цієї мікросхеми наступні:

напруга живлення - 4.5 - 7 В;

вісьмививідний корпус DIP або SOIC

відстань передачі даних - до 2000 м

діапазон робочих температур - 25 - +85 ⁰ С;

струм споживання - 15 мА.

У даній системі для перетворення вихідних сигналів первинних вимірювальних перетворювачів температури використовуються тільки драйвери.

Живлення первинного вимірювального перетворювача температури і драйвера RS-485 здійснюється від локального джерела живлення, напруга якого подається через той самий роз’єм, що і вимірювальні сигнали.

Сигнали інтерфейсу RS-485 через роз’єми і віту пару поступають на вісьмиканальний аналоговий мультиплексор з диференційними входами і виходами. У якості мультиплексора обрано мікросхему ADG707 фірми Analog Devices (DA9). Основні параметри цієї мікросхеми наступні:

кількість каналів - 8;

напруга живлення - однополярна або двополярна від 3 до 18 В;

диференційні входи;

диференційні виходи;

опір у відкритому стані - 0.5 Ом

Мультиплексор має вхід вибірки. Він знаходиться в активному стані, коли на цому вході присутній рівень логічної одиниці. У нашому випадку мультиплексор постійно знаходиться в активному режимі, тому як на його вхід через резистор R9, від джерела живлення, постійно подається рівень логічної одиниці.

Вихідний сигнал мультиплексора поступає на ресивер, реалізований на мікросхемі ADM488, який здійснює перетворення сигналів RS-485 в CMOS.

Сигнали з виходу ресивера поступає на вхід мікроконтролера, з виходу якого, через перетворювач рівню, в послідовний порт ПЕОМ.

Живлення мультиплексора, ресивера, перетворювача, мікроконтролера здійснюється від послідовного порта ПЕОМ.

Для розробки приладу обираємо термокомпенсований тензоперетворювач тиску фірми Motorola MPX1986. Вихідним сигналом цього сенсора є послідовність імпульсів, шпаруватість яких прямо пропорційна тиску. Його основні технічні характеристики:

напруга живлення - 4.5 - 7 В;

точність первинного перетворення +/ - 1.5 кПа;

CMOS/TTL вихідні рівні;

діапазон температур: 0 - 1000 кПа;

частота вихідного сигналу 35 Гц;

інформативний параметр вихідного сигналу - шпаруватість імпульсів;

Живлення мікроконтролера AT90S2313, перетворювача рівнів ADM3222, мультиплексора складає 5 В. Згідно умов технічного завдання, живлення повинно здійснюватись від послідовного порта ПЕОМ.

Для живлення використовуються сигнали послідовного порта DTR та RTS, які згідно специфікації RS-232 мають навантажувальну здатність 15 мА. Ці сигнали програмно встановлюються в рівень логічного нуля, тобто напруга на цих виводах порта складає 12 В. Якщо їх з’єднати через діоди, як наведено на рис.5.1, та сумарна навантажувальна здатність джерела живлення підвищиться до 30 мА.

Для живлення мікроконтролера, перетворювача рівнів та мультиплексора необхідно використовувати стабілізовану напругу 5 В. Тому необхідно використати інтегральний стабілізатор напруги, який знизить напругу логічного нуля RS232 до рівню 5В і забезпечить стабілізоване живлення.

Для цієї мети можна використати інтегральний стабілізатор напруги фірми MOTOROLA MC7805LC. Цей інтегральний стабілізатор має наступні електричні характеристики:

вхідна напруга від 7.2 В до 35 В

вихідна напруга 5 В

максимальний струм навантаження - 1.5 А

трьохвивідний корпус.

Вхідний конденсатор цієї мікросхеми (ри.5.1) необхідний для того, щоб виключити можливість самозбудження. До виходу мікросхеми необхідно паралельно підключити два конденсатори - електролітичний та керамічний. Електролітичний - для згладжування низькочастотних пульсація, керамічний - високочастотних.

Електричні розрахунки