апвпа. Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
 Скачать 4.89 Mb.
|
3.3 Компоновка платы Рисунок 19 - Расположение верхних компонентов Сначала были собраны небольшие пассивные компоненты, такие как конденсаторы и резисторы для поверхностного монтажа. Установлены диоды и силовой транзистор Q1. Затем установка микросхемы датчиков температуры U3 и U4. Была проверена работа датчика температуры, с помощью подключения источника питания к порту J5 и измерения выходов температуры на J4 (рисунок 19). Далее были припаяны операционные усилители и тщательно очищена плата, с помощью изопропилового спирта. Для пайки были использованы: паяльник, припой, флюс. Так как SMD компоненты очень малы, приходилось использовать паяльный фен и паяльную пасту. Чтобы уменьшить тепловую нагрузку на фольговые резисторы, для отвода лишнего тепла ножки резисторов придерживались миниатюрными плоскогубцами. Чрезмерное нагревание резистивного элемента могло вызвать напряжение и возможный гистерезис, который впоследствии потребовал длительного восстановления до исходного состояния. Для этого проводились кратковременные пайки. Если паяное соединение было не в порядке, нужно было подождать, пока плата и резистор не остынут до температуры окружающей среды, а затем снова попытаться коротко оплавить для обнаружения плохого соединения.  Рисунок 20 - Расположение нижних компонентов На нижней стороне всего один компонент, датчик температуры U4 под корпусом LTZ1000 (рисунок 20). Его установка была совершена до установки LTZ1000. Далее был установлен LTZ1000. 3.4 Конечный видПри сборке платы нужно было уделить большое внимание подключению и компоновке источника питания и заземления. Использовать модуль таким образом, чтобы секция сильноточного нагревателя и секции точного датчика были физически разделены и ограничивались отдельными участками платы. Должен быть хороший шунтирующий блок питания минимум 10 мкФ параллельно с меньшими 0,1 мкФ на входных клеммах питания, как можно ближе к модулю, в идеале непосредственно на устройстве. Конденсаторы емкостью 10 мкФ должны быть с низким ESR (Equivalent Series Resistance) алюминиевые или танталовые, или крупногабаритные (1210 или больше) керамический с достаточно высоким номинальным напряжением. Конденсатор 0,1 мкФ может быть меньшего размера 0805 или 0603, с низким ESR и ESL. Ферритовая бусина небольшого размера на входе источника питания может дополнительно помочь изолировать высокочастотные помехи от устройства. После окончательной сборки платы источника опорного напряжения, были проведены измерения выходного напряжения с помощью мультиметра. На вход подавалось напряжение от аккумулятора 12В. Во время измерений данные на дисплее мультиметра были нулевыми. Был сделан вывод, что стабилитрон LTZ1000 не работает. В связи с этим мы заменили LTZ1000 на аналоговый НЗПП стабилитрон 2СП301А. Стабилитрон LTZ1000 восьми контактный, а стабилитрон 2СП301А двух контактный, нужно было его установить, как показано на рисунке 21 на третий и четвертый контакты.  Рисунок 21 – LTZ1000, вид снизу. После сборки всех компонентов плата снова была очищена с помощью спирта (рисунок 22).  Рисунок 22 - Конечный вид платы источника опорного напряжения Распространенными источниками ошибок в прецизионных схемах являются термоэлектрические напряжения, шум, температурный дрейф, влажность / давление и даже физическая нагрузка. При создании платы были соблюдены надлежащие методы сборки с учетом теплового, механического и общего размещения, чтобы уменьшить связь и распространение этих ошибок на чувствительные цепи. Было важно защитить прецизионные аналоговые детали от внешних электромагнитных, тепловых и воздушных помех. 4. ИЗМЕРЕНИЯ4.1 Приборы.Для измерения выходного напряжения нам понадобились приборы, такие как: 34401A - вольтметр-мультиметр цифровой прецизионный Agilent (рисунок 23)  Рисунок 23 – Вольтметр Agilent Основные данные вольтметра Agilent 34401A Измерение напряжения до 1000 вольт при разрешении 6.5 разрядов Основная погрешность измерения напряжения постоянного тока 0,0015% (за 24 часа) Основная погрешность измерения напряжения переменного тока 0,06 % (за 1 год) Полоса частот Agilent 34401a от 3 Гц до 300 кГц Передача до 1000 отсчетов в секунду в формате ASCII по шине GPIB Интерфейсы GPIB и RS-232 в стандартной комплектации  Рисунок 24 – Технические данные вольтметра Agilent DT12012, Аккумулятор свинцовый  Рисунок 25 – Аккумулятор DT12012 Технические параметры Напряжение 12В Заряд 1.2 А*ч Вес 568г 4.2 ИзмеренияДля измерения выходного напряжения нам понадобился прецизионный вольтметр Agilent 34401A и источник питания, аккумулятор DT12012. После подключения всех приборов были проделаны замеры выходного напряжения. Они делились на два этапа: первый заключался в том, чтобы записывать значения напряжения в первую минуту и смотреть зависимость от времени. Второй, смотреть зависимость в течении 24ч. [11]  Рисунок 26 - Замеры выходного напряжения Было произведено измерение входного напряжения от аккумулятора, оно составляло 12,033В Первый этап, снятие показаний выходного напряжения в течение одной минуты. Таблица 7 – зависимость выходного напряжения от времени
 Рисунок 27 - Зависимость напряжения от времени По данным из таблицы 1 видно, что значения напряжения росло стабильно по истечению времени, данный дрейф скорее всего связан с нагревом стабилитрона. После одной минуты подключения значение выходного напряжения остановилось на 6,1961В и последующий час оставалось стабильным. Еще было измерено значения тока, оно было равно 6,7мА, что было в допустимом диапазоне стабилитрона. Второй этап, снятие показаний выходного напряжения в течение 24ч. Таблица 8 – зависимость выходного напряжения от времени
 Рисунок 28 – Зависимость напряжения от времени По данным из таблицы 2 можно заметить, что значение напряжения уменьшается по истечению времени, это скорее всего связано с прогревом вольтметра. По истечению 5 часов значение напряжения не изменялось. После 24 часов измерений значение выходного напряжения было стабильным, равным 6,1128В. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате выполнения выпускной квалификационной работы была достигнута основная цель: разработан источник опорного напряжения для прецизионного цифрового вольтметра с 8,5-разрядным дисплеем. При выполнении работы были выполнены следующие задачи: изучены теоретические сведения источника опорного напряжения, стабилитрона LTZ1000, НЗПП стабилитрона 2СП301А; спроектирована плата источника опорного напряжения: подобраны компоненты; спаяна плата с помощью паяльных приборов; проведены измерения выходного напряжения. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Data Sheet LTZ1000 [Электронный ресурс] URL: https://www.analog.com/en/products/ltz1000.html#product-overview (дата обращения 17.04.2021) – 12 с. Linear Technology LTZ1000 Пол Рако [Электронный ресурс] URL: https://www.electronicdesign.com/technologies/analog/article/21804689/whats-all-this-ltz1000-stuff-anyway (дата обращения 23.04.2021) – 12 с. Электроника. Теория и практика. 4-е издание, Книга Монк С., Шерц П., руководство основ электричества и разработки электронных устройств, 2017. – С. 237-240. Делитель напряжения на операционных усилителях [Электронный ресурс] URL: https://all-audio.pro/c24/prays-listi/delitel-napryazheniya-na-ou.php (дата обращения 20.04.2021) – 9 с. Эффект Джозефсона, учебно-методическое пособие/ Сост. Я. В. Фоминов, Н. М. Щелкачёв. — М.: МФТИ, 2010. — 32 с. Эффект Джозефсона [Электронный ресурс] URL: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/Squid.html#c5 (дата обращения 21.04.2021) – 3 с. Термопара [Электронный ресурс] URL: https://www.edn.com/thermocouples-simple-but-misunderstood/ (дата обращения 26.05.2021) – 4 с. Термопара [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Термопара (дата обращения 24.05.2021) – 7 с. Data Sheet 2СП301А [Электронный ресурс] URL: https://www.promelec.ru/fs/sources/ea/01/58/f6/b880a4db4288123c6c4073d7.pdf (дата обращения 24.04.2021) – 1 с. Эталонная конструкция постоянного напряжения на базе KX LTZ1000 [Электронный ресурс] URL: https://xdevs.com/article/kx-ref/ (дата обращения 25.05.2021) – 6 с. Вольтметр Agilent 34401A [Электронный ресурс] URL: https://www.astena.ru/34401A.html (дата обращения 24.04.2021) – 1 с. ГОСТ 23849-90 Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей звуковой частоты. – Введ. 1995-04-06. - М.: Изд-во стандартов, 1995. – 66 с. ГОСТ 24388-88 (СТ СЭВ 1079-78) Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические требования. – Введ. 1990-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1990. – 11 с. |