Разработка функциональной схемы прибора. Функционирование прибора должно осуществляться следующим образом: Блок питание преобразует напряжение сети в необходимое для работы прибора напряжение.
Имеются три датчика для измерения заданных величин: температуры, давления и влажности.
Выходные сигналы датчиков – аналоговые.
Для решения поставленной задачи необходимо оперировать цифровыми данными.
Поэтому в схему включаем аналого-цифровой преобразователь.
Для измерения указанных в задании физических величин существует достаточный выбор датчиков различных фирм. Однако довольно сложно подобрать все датчики таким образом, чтобы они совпадали с входным диапазоном АЦП. Помимо этого некоторые датчики требуют наличия определенных внешних цепей, например, схемы возбуждения, калибровки и т.п. Поэтому неизбежно появление дополнительных элементов, схем и цепей, которые необходимы для корректной работы всего устройства.
В данной схеме применяются следующие корректирующие цепи. Для датчика влажности это делитель напряжения, который преобразует выходное напряжение датчика к уровню, входящему в диапазон АЦП. Этой же цели служит дифференциальный усилитель на выходе датчика давления, но, в отличие от предыдущего случая усилитель усиливает сигнал с датчика для согласования чувствительности датчика и АЦП. Помимо этого дифференциальный усилитель необходим, потому что датчик давления имеет дифференциальный выход.
Датчик температуры не требует каких-либо внешних цепей согласования, т.к. хорошо согласуется с АЦП, как по диапазону, так и по чувствительности. На выходе этого датчика стоит делитель напряжения на 10. В качестве датчика температуры применим датчик фирмы Analog Device ТМР36. Датчик обеспечивает преобразование температуры в напряжение с градуировкой 10 mV/С, поэтому поставив на выходе датчика температуры делитель на десять получим градуировку шкалы 1 mV/С, что удобно для обработки данного сигнала в микроконтроллере. С помощью данного датчика можно осуществлять измерения температуры от –40С до 125С. Наиболее сложной схемой согласования обладает датчик влажности, т.к. для его возбуждения необходим прямоугольный сигнал без постоянной составляющей.
В связи с этим в схеме коррекции применены следующие устройства: схема переключения конденсаторов, два операционных усилителя и преобразователь напряжения, который также необходим для питания операционных усилителей. Сопротивление датчика в зависимости от влажности устанавливается во время положительной полуволны.
Отрицательная полуволна необходима для датчика в связи с его внутренней структурой.
Микроконтроллер обрабатывает полученную информацию и выдаёт её на блок индикации.
При этом последовательно будут выводиться на индикатор время и значения измеряемых параметров.
Схема электрическая функциональная изображена в приложении №2. 3.3.