Россия |
Лекция 25: Элементная база интеллектуальных сенсоров. Часть 1
Упражнение 25.3.
Вариант 1. Подставляя данные задачи в формулу (25.1), находим: . Отсюда
.
Вариант 2. Подставляя данные задачи в формулу (25.1), находим: . Отсюда
.
Вариант 3. Подставляя данные задачи в формулу (25.1), находим: .
Вариант 4. Подставляя данные задачи в формулу (25.2), находим: . Отсюда
= 853,3 кОм. Номинал резистора
точно не определяется, но должен быть много меньше, чем
, например, 10 кОм.
Вариант 5. Подставляя данные задачи в формулу (25.2), находим: . Отсюда
= 800 кОм.
Вариант 6. Подставляя данные задачи в формулу (25.3), находим: .
Вариант 7. Подставляя данные задачи в формулу (25.3), находим: . Отсюда
= 25.
Вариант 8. Подставляя данные задачи в формулу (25.3), находим: . Отсюда
и
= 17,1 мВ.
Упражнение 25.4.
Вариант 1. Подставляя данные задачи в формулу (25.4), находим: .
Вариант 2. Подставляя данные задачи в условие балансировки моста (25.5), имеем: . Отсюда
= 7,5 кОм.
Вариант 3. Подставляя данные задачи в формулу (25.4), находим: . Отсюда
= 15,8 В.
Вариант 4. Подставляя данные задачи в формулу (25.4), находим: . Решая это уравнение относительно
, получаем
= 15,3 кОм.
Вариант 5. Подставляя данные задачи в формулу (25.4), находим: . Дифференцируя выражение
по
, получаем:
. Отсюда
.
Вариант 6. Подставляя данные задачи в формулу (25.4), находим: .
Вариант 7. Подставляя данные задачи в условие балансировки моста (25.5), имеем: . Отсюда
= 14,9 кОм.
Вариант 8. Подставляя данные задачи в формулу (25.4), находим: . Дифференцируя выражение
по
, получаем:
. При изменении на 1% имеем
. Тогда
.
Упражнение 25.5.
Вариант 1. По формуле (25.6) находим: .
Вариант 2. Из формулы (25.6) находим: . Подставляя сюда данные задачи, получаем:
.
Вариант 3. Подставляя в формулу, выведенную в варианте 2, данные задачи, находим: .
Вариант 4. Из формулы (25.6) находим: . Подставляя сюда данные задачи, получаем:
.
Вариант 5. Из формулы (25.6) находим: . Подставляя сюда данные задачи, получаем:
.
Вариант 6. По формуле (25.6) находим: .
Вариант 7. Подставляя данные задачи в формулу (25.7), находим: .
Вариант 8. Из формулы (25.7) находим: . Подставляя сюда данные задачи, имеем:
.
Упражнение 25.6.
Вариант 1. Термином "микроконвертор" обозначают сейчас выполненную в виде микросхемы комплектную систему сбора и обработки данных, состоящую из встроенного микроконтроллера, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, эталонных источников напряжения, датчика температуры, таймеров, монитора источника питания, и имеющую значительный объем памяти данных, памяти программ и т.п.
Вариант 2. Термином "микроконтроллер" обозначают выполненное на одном кристалле или в виде одной микросхемы устройство для переработки информации и автоматического управления на основе этой информации разными устройствами. В его состав обязательно входят память программ и данных, узлы приема и выдачи данных, таймеры, часто АЦП, ЦАП и т.п.
Вариант 3. "Микропроцессор" – это сформированное на одном кристалле или в виде одной микросхемы устройство для обработки информации, не обязательно универсальное. Он может быть специализирован на эффективное быстрое выполнение лишь какого-то одного класса функций, например, лишь на распознавание слов-паролей или правильности формата сообщения, на перекодировку сигналов, на их специализированное форматирование. Микропроцессор не обязательно должен иметь внутреннюю память программ или узлы приема и выдачи данных, – он должен лишь обрабатывать, преобразовывать данные, выполнять над ними определенные операции.
Вариант 4. 4-разрядные микроконтроллеры семейства MARC4 фирмы Atmel являются малопотребляющими. В них на одном кристалле с микропроцессором сформированы память программ на 8К, 256 бит статической памяти данных, энергонезависимая память данных EEPROM, параллельные порты приема/выдачи данных, 8-разрядные таймеры/счетчики, тактовый генератор, супервизор напряжения, синхронный последовательный интерфейс. Встроенный контроллер прерываний имеет несколько уровней приоритета и позволяет быстро обслуживать до 14 запросов на прерывание. Микроконтроллеры этого семейства выпускают в двух версиях. Микросхемы T48Cx9x (MTP/Flash версия) используют в экспериментальных и исследовательских образцах сенсоров, поскольку эти микроконтроллеры позволяют относительно легко изменять программу своей работы без снятия с платы сенсора. А для серийного выпуска используют аналогичные микросхемы M44Cx9x – H/M44Cx9x-V (ROM версия), заметно более дешевые, в которые программа работы записывается в ПЗУ.
Вариант 5. Например, микроконтроллер MSP430F449 фирмы Texas Instruments имеет малые габариты и хорошо приспособлен для использования в портативных приборах. Напряжение питания можно выбрать в широких пределах – от 1,8 до 3,6 В, а ток питания составляет 0,25 мА в активном режиме (в "экономном" режиме лишь 1 мкА). MSP430F449 имеет в своем составе 12-разрядный АЦП и может выполнять до 4 млн. операций за секунду, что обеспечивает высокие точность и темп измерений. Имеется внутренняя энергонезависимая память объемом 60 килобайт, которой достаточно для хранения результатов тысяч измерений.
Вариант 6. Микроконвертор ADuС 812 состоит из 8-разрядного вычислительного ядра, памяти программ и данных, трех 16-разрядных таймеров/счетчиков, "дежурного" таймера, монитора источника питания и периферийных микроконтроллеров, которые реализуют три типа внешних интерфейсов: UART, SPI, I2C. ADuС 812 имеет 32 программированных входа/выхода, которые скомпонованы в четыре 8-разрядных порта. Один из них 3 (Р3) имеет повышенную нагрузочную способность. Память состоит из встроенных флэш-памяти (8 Кбайт – память программ, 640 байт – память данных) и RAM-памяти (256 байт – память данных) и из внешней памяти (16 Мбайт данных и 64 Кбайт программ). Микроконтроллер оснащен внутренним температурным датчиком. Каждый из таймеров состоит из двух 8-разрядных регистров и может быть использован как таймер и как счетчик. Предусмотрены три входа (Т0, Т1, Т2) для внешних тактовых импульсов. "Дежурный" таймер предназначен для формирования внутреннего сигнала сброса в случае, если "зависает" программа или возникает программная или аппаратная ошибка. Тактовая частота "дежурного" таймера составляет 64 кГц. Продолжительность контролируемого интервала – от 16 до 204 мс. Обмен данными с внешними устройствами осуществляется через четыре 8-разрядных порта общего назначения.
Вариант 7. 16-разрядный АЦП обеспечивает очень высокую точность преобразования от максимально возможного значения.
Вариант 8. Точность отсчета напряжения в 10-разрядном АЦП составляет .