Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Аналитические весы



 Другие рефераты
Анализ и технологическая оценка химического производства Анализ лекарственной формы состава: Rp.: Amidopyrini 0,3 Dibazoli 0,02 Аргон инертный газ Атомизаторы и источники возбуждения в аналитической химии

Идея создания электронных лабораторных весов аналитичес-
кого класса точности (до 0.0001 г) возникла после посещения нами
презентации Казахстанского представительства фирмы "Metler-Tolledo"
(США-Швецария), проведенной в городе Рудный в мае 2000 года на
базе акционерного общества Соколовско-Сарбайское горно-производ-
ственное объединение (АО ССГПО).
      Представленные на ней аналитические электронные лабораторные
весы имели очень высокую стоимость и, по понятным причинам, не мог-
ли быть приобретены нами. У персонала презентующего продукцию этого
всемирно известного производителя весов нам удалось установить толь-
ко то, что измерительный узел представляет собой тензодатчик вы-
сокой точности, стоимость которого составляет 3/4 всего изделия.
Точность - это визитная карточка данной фирмы, так например у
закупленных АО ССГПО железнодорожных весов точность составляет
400 грамм, которая при существующих требованиях стандарта к точ-
ности данного класса весов в 1% представляется просто фантастичес-
кой.
      Объем литературных источников по этому вопросу весьма скуден
и ограничен, в основном, общими знаниями. Из работы [1] мы выяс-
нили, что тензодатчик аналитического класса точности представляет
собой объемную конструкцию из шайб сплавов редких и драгоценных
металлов, обладающих свойством изменения электрических параметров,
например сопротивления, при малейших механических воздействиях
на них. Весьма непростыми являются при этом и устройства измере-
ния, так как определяемый параметр изменяется не только от меха-
нического воздействия, но и от целого ряда других параметров, са-
мым определяющим из которых является температура. Мы смогли най-
ти только тензорезисторы, изготовленные из меди, которые обладают
недостаточной чувствительностью к небольшим изменениям внешнего
давления на них, поэтому от этого подхода мы отказались сразу.
      Малопривлекательными для изготовления в условиях школы по-
казались нам и электронно-механические виды аналитических весов,
в которых система противовесов и кодовых шкал с компенсторами [1]
просто не могла быть воспроизведена вне лаборатории точной ме-
ханики и оптики.
      В процессе анализа литературных источников нам пришла идея
использования для взвешивания силы взаимодействия магнитного и
электрических полей. Так например, если на магните расположить
катушку, на которую положено взвешиваемое вещество, то при про-
пускании через нее постоянного тока, заранее определенной поляр-
ности, вокруг катушки возникает противоположно направленное элек-
трическое поле и при определенной величине тока вес вещества бу-
дет преодолен и нам остается только выполнить исследование зависи-
мости вес - величина электрического тока.
      Однако весы данной конструкции имеют один недостаток - не-
возможность взвешивания материалов обладающих магнитной индукци-
ей, например железных стружек, но список таких материалов незначи-
телен и им можно пренебречь.


       СТРУКТУРА ПРЕДЛАГАЕМЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВЕСОВ


      Структура электронных аналитических весов с магнитно-элек-
рическим датчиком веса должна безусловно включать в себя микро-
контроллер для обеспечения быстрого подбора значения электричес-
кого тока, достаточного для преодоления веса. В настоящее время
спектр таких изделий очень широк, но мы выбрали однокристальную
электронную вычислительную машину (ОЭВМ) КР1816ВЕ51 [3,4], исхо-
дя из следующих соображений:
      1) компактность исполнения - практически весь спектр воз-
можностей вычислительной машины скомпанован в одной микросхеме;
      2) высокое быстродействие - 1000000 операций в секунду;
      3) достаточно большой объем внутренней памяти для программы
пользователя - 4 кБ;
      4) наличие коммуникационного последовательного программи-
руемого порта для связи с IBM-совместимым компьютером, что очень
важно как с точки зрения отладки программного обеспечения аналити-
ческих веов, так и с точки зрения внешнего управления ими, хра-
нения и статистической обработки производимых взвешиваний;
      5) двухуровенная система обработки прерываний для обслужива-
ния событий от шести источников запросов, например поднятие навес-
ки;
      6) простой ввод/вывод 32-х дискретных сигналов (есть сиг-
нал - 5 В, нет сигнала - 0 В);
      7) два встроенных таймера для точного отслеживания малых и
больших временных интервалов, независимо от действий выполняемых в
данный момент программой;
      8) достаточно простой Ассемблер с широкими возможностями в
области арифметики и логики;
      9) наличие в нашем распоряжении компилятора Ассемблера и ком-
поновщика программ для автоматизированного создания аппаратно ори-
ентированного программного кода;
      10) наличие программы-симулятора, имитирующего выполнение
команд ОЭВМ КР1816ВЕ51, на IBM-совместимом компьютере и облегчающем
поиск ошибок;
      11) наличие IBM-совместимого программатора фирмы "Хронос"
(Россия) для прошивки программного кода во внутреннюю память прог-
рамм микросхемы КР1816ВЕ51;
      К недостаткам ОЭВМ КР1816ВЕ51 можно отнести недостаточное ко-
личество портов ввода/вывода сигналов, всего 32. Беглый подсчет пот-
ребного количества сигналов показывает, что нам необходимы:
      а) 21 выходной сигнал для подбора цифрового аналога токового
сигнала, чтобы обеспечить аналитическую точность в диапазоне веса
0...200 г;
      б) 12 выходных сигналов для вывода значения полученного веса
на табло аналитических весов из семи семисегментных цифробуквенных
светодиодных индикаторов и светодиода десятичной точки;
      в) 4 входных сигнала управления режимами работы аналитических
весов ("Тара","Однократное взвешивание", "Многократное взвешивание"
и "Температура")
      г) 2 входных сигнала для датчиков подьема катушки весов и
температуры воздуха;
      д) входной и выходной сигналы для двухстороннего сопряжения
аналитических весов с IBM-совместимым компьютером;
      е) выходной сигнал индикации работы аналитических весов.
      Таким образом нам недостает, как минимум, 10 сигналов для
успешной реализации схемы на выбранной ОЭВМ. Можно было бы пойти
по пути установки двух ОЭВМ в одном изделии с разделением функций
между ними, но этот подход дорогостоящ и расточителен, поэтому мы
решили использовать недорогую микросхему КР580ВВ55А (программирумый
параллельный адаптер (ППА) [3]) для расширения адресуемых портов
с 32 до 45.
      ОЭВМ КР1816ВЕ51 будет передавать данные в 3 порта микросхемы
КР580ВВ55А через один из своих портов (рис. 1), для выбора номера
интересуемого порта и стробирования обращения к ППА необходимы еще
3 вывода. Если запрограммировать микросхему только на вывод, то нет
нужды в подключении к ОЭВМ выводов чтение (RD) и запись (WR) ППА,
так как их можно зафиксировать сигналами c блока питания через ре-
зисторы, нормирующие допустимый для микросхемы входной ток.
      На выводы 3-х портов КР580ВВ55А (рис. 1), поскольку она бу-
дет запрограммированна только на вывод, лучше всего подключить уст-
ройство цифроаналогового преобразователя (ЦАП), то есть устройство,
преобразующее цифровой код в токовый аналог, например, код 1388h (де-
сятичное число 5000) в ток величиной 0,5 А.
      Кроме того непосредственно к вводам ОЭВМ (рис. 1) должны быть
подключены: датчик подьема веса (ДП); датчик температуры (ДТ) для
более точного подбора токового аналога в диапазоне рабочих темпера-
тур весов; согласователь интерфейсов (СИ) последовательных портов
ОЭВМ и IBM-совместимого компьютера; коммутатор цепи цифроаналогового
преобразователя (КЦ) для предотвращения негативных последствий от
длительного воздействия сильных токов на низкоомную катушку устрой-
ства взвешивания (УВ); пульт индикации и управления (ПИУ). Более
подробно каждому из них будет посвящен отдельный параграф работы.
      Структурная схема химических аналитических весов совмещена с
принципиальной электрической схемой подключения ОЭВМ КР1816ВЕ51 и
ППА КР580ВВ55А, на которой питание к микросхемам подается на вы-
воды VCC (5 Вольт) и GND ("земля") [3].
      Тактовая частота работы ОЭВМ (D1) задается кварцевым резона-
тором ZQ1 (6 или 12 мГц). Цепочка R1, C3 предназначена для переда-
чи управления по адрусу 000 ОЭВМ КР1816ВЕ51 и инициализации микро-
схемы при включении питания. Так, сразу после включения питания
емкость C3 заряжается и этот заряд "стекает" с обкладки со знаком
"-" через резистор R1; номиналы резистора и емкости этой цепи по-
добраны таким образом, чтобы удержать потенциал больший 2,5 В в те-
чение не менее 5 микросекунд, что достаточно для инициализации
микросхемы D1. Аналогичным способом может быть выполнена автоини-
циализация микросхемы D2, но мы "жестко" зафиксировали вывод пере-
запуска (RST) на "землю", чтобы единственно возможным способом ее
работы стало выполнение команд ОЭВМ КР1816ВЕ51.
      Емкость C4 играет роль фильтра высокочастотных помех по пи-
танию, а резистор R2 устанавливает на входе EA ОЭВМ "высокий" по-
тенциал, соответствующий избранности внутренней, а не внешней па-
мяти программ.
      Все выводы порта P0 ОЭВМ через токоограничивающие резисторы
R4,R5,...,R11 (1.8 кОм) подключены к питанию + 5 Вольт из-за осо-
бенного исполнения этого порта ("с открытым коллектором"). Напри-
мер, если на выводе P0.0 транзистор микросхемы D1 закрыт, то на
выходе значение единичного сигнала поддерживается внешним питанием
+5В, а в открытом состоянии (коммутация на общий провод через тран-
зистор микросхемы D1) потенциал линии падает до нудевого значения.
Поскольку микросхема D2 предназначена для работы только на вывод
данных, то режим чтения (RD) "жестко" избран неактивным, посред-
ством подключения этого вывода, через токоограничивающий резистор
R12 (1.8 кОм) к питанию +5В, а режим избранности микросхемы (CS) -
активным, подключением его к общему провод
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Органиэация, вооружение, техника, возможности дивизионного тыла
Первооткрыватели российской истории
Абай Құнанбаевтың құқықтық және саяси көзқарастары
Воображение детей школьного возраста


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы

Лабораторные оборудование аналитические весы доставка.

     ZERO.kz          
 
Модератор сайта RESURS.KZ