Принципиальная схема цифрового измерителя плотности - Anton Paar

Содержание
с.
Введение 5
1 Общая часть 7
1.1 Описание цифрового измерителя плотности 8
1.2 Принцип действия цифрового измерителя плотности 11
2 Специальная часть 14
2.1 Нормативные документы 16
2.2 Принципиальная схема цифрового измерителя плотности 17
2.3 Структурная схема цифрового измерителя плотности 21
3 Проектирование 23
3.1 Краткое описание программной среды проектирования 23
3.2 Реализация основных алгоритмов в среде проектирования 24
Заключение 26
Список использованных источников 27
Приложение А (информационное) Схема цифрового измерителя
плотности 28















Введение

Плотномеры представляют собой автоматические приборы, обеспечи-вающие измерение плотности жидких образцов. Принцип действия плотномеров основан на измерении частоты колебаний U-образной измерительной трубки, вызываемых электромагнитным генератором. Под воздействием возбуждающего поля пустая измерительная трубка колеблется с собственной частотой, а при заполнении трубки исследуемым веществом частота колебаний изменяется в зависимости от массы (плотности) исследуемого вещества. Подобно маятнику, чем больше плотность образца, а значит и его масса, заключенная в трубке, тем ниже частота колебаний. Для пересчета частоты колебаний в цифровое значение плотности используются данные предварительной калибровки.
Поскольку плотность сильно зависит от температуры, для исключения этого влияния на результат измерительная трубка термостатируется. Поддержание температуры осуществляется электронным термостатом, встроенным в прибор. Стандартная температура измерения плотности жидкостей составляет 20 °C.
Частота собственных колебаний трубки зависит от её конструктивных особенностей и определяется в процессе калибровки при заполнении её веще-ством с известной плотностью. Калибровка плотномеров производится по результатам измерения частоты колебания измерительной трубки на двух стандартных веществах — сухой воздух и бидистиллированная дегазированная вода. Результаты калибровки сохраняются в памяти прибора до следующей калибровки. В настоящее время при анализе жидких образцов повсеместно переходят с ручных методов на использование цифровых приборов. Главная причина — более высокая скорость и точность инструментальных методов анализа, а также большая безопасность при работе с токсичными и легковоспламеняющимися образцами.
Anton Paar Компания Anton Paar производит высокоточные лабораторные приборы для самых разнообразных задач и бюджетов от таких, как портативный переносной плотномер DMA 35n, до высококлассных приборов DMA 5000 с разрешением 0,000001 г/см3 для R&D.
Все началось в 1967 Anton Paar выпустил первый цифровой плотномер с осциллирующей U-образной трубкой, что стало поворотным моментом: плотномеры заменили старые гидрометры и пикнометры. Ганс Штабингер и Ганс Леопольд, известные австрийские ученые, разработали принцип и создали прототип, а Ульрих Сантнер, глава компании Anton Paar, наладил производство: так появился первый плотномер DMA.
С тех пор, Anton Paar получил репутацию надежного партнера в про-мышленных и научных исследованиях. Компания продолжила фокусироваться на разработке новых высокоточных и надежных приборов, что сделало ее мировым лидером в области определения плотности и концентрации. Одновременно с этим произошел быстрый рост продаж и развитие сервисной базы. Революционная инновация 1967 года сделала компанию Anton Paar ведущим производителем цифровых плотномеров. Будьте уверены, вы работаете с лидером рынка.











1 Общая часть

Существует бесчисленное количество методов контроля качества. Определение плотности - один из наиболее простых, быстрых и точных. Для него требуется малое количество образца, он не изменяет состав композиции и не требует дополнительных веществ. Определяя плотность вы получаете точные значения концентрации от 0 до 100% , что позволяет быть уверенным в первоклассном качестве продукта.
Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отно-шение массы тела к занимаемому этим те-лом объёму или площади (поверхностная плотность). Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:
- средняя плотность тела - отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела;
- плотность вещества - это плотность тел, состоящих из этого вещества;
- плотность тела в точке - это предел отношения массы малой части тела ( ), содержащей эту точку, к объёму этой малой части ( ), когда этот объём стремится к нулю, или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели.
- Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС.
Для сыпучих и пористых тел различают:
- истинную плотность, определяемую без учёта пустот;
- удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.
Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости - доли объёма пустот в занимаемом объёме.
Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, напри-мер, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого числа.
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Вода, кремний, германий и некоторые другие вещества являются исключениями из данного правила, т.к. их плотность при переходе в твердую фазу уменьшается.
Для измерения плотности используются:
- пикнометр - прибор для измерения истинной плотности;
- ареометр (денсиметр, плотномер) - измеритель плотности жидкостей;
- бур Качинского и бур Зайдельмана - приборы для измерения плотности почвы;
- вибрационный плотномер - прибор для измерения плотности жидкости и газа под давлением.

1.1 Описание цифрового измерителя плотности
Плотность — физическая величина, определяемая для однородного вещества его массой в единице объема (величина, обратная удельному объему вещества); плотность неоднородного вещества — соотношение массы и объема, когда последний стягивается к точке, в которой измеряется плотность. Отношение плотностей двух веществ при определенных стандартных физических условиях называют относительной плотностью; для жидких и твердых веществ ее измеряют при температуре t, как правило, по отношению к плотности дистиллированной воды при 40C , для газов - по отношению к плотности сухого воздуха или водорода при нормальных условиях (T= 273,15 К, p = 1,01*105 Па).
Для сыпучих и пористых твердых веществ различают плотности истинную (масса единицы объема плотного материала, не содержащего пор), кажущуюся (масса единицы объема пористого материала из зерен или гранул) и насыпную (масса единицы объема слоя материала). Одной из важных характеристик кристаллических веществ служит рентгеновская плотность (определяют рентгенографически). Она представляет собой отношение массы атомов. находящихся в элементарной ячейке кристалла какого-либо вещества, к ее объему; выражается в обычных единицах плотности.
Плотность веществ обычно уменьшается с ростом температуры (из-за теплового расширения тел) и увеличивается с повышением давления. При пе-реходе из одного агрегатного состояния в другое плотность изменяется скачкообразно. Единицей плотности в Международной системе единиц служит кг/м3 на практике применяют также следующие единицы: г/см3, г/л, т/м3 и т.д.
Диапазон значений плотности разных веществ и материалов (кг/м3) ис-ключительно широк: для жидкостей от 43,2 (водород при -2400C) до 13595 (ртуть), газов от 0,0899 (водород) до 9,81 (радон), твердых тел от 240 (проб-ка) до 22610 (осмий) и т.д.
Совокупность методов измерения относит, плотно-сти жидкостей и твердых тел наз. денсиметрией (от лат. densus-плотный, густой и греч. metreo- измеряю). Некоторые методы денсиметрии применимы также к газам. Иные методы определения их плотности основаны на связи ее с параметрами состояния веществ (напр., плотность идеальных газов может быть вычислена по уравнению Клапейрона-Менделеева) и с зависимостью от плотности протекающих в них процессов.
При расчетах используют так называемую среднюю плотность тела, определяемую отношением его массы т к объему V, т.е. а также другими соотношениями.
Выбор, классификация и применение плотномеров. Основные метрологические и эксплуатационные характеристики, определяющие выбор плотномера: точность, воспроизводимость, пределы, диапазоны и погрешности измерений, рабочие температуры и давления, характер и степень воздействия анализируемых веществ на конструкционные материалы и т. п. Стандартная температура, при которой посредством плотномера измеряют плотность веществ, равна 200C)
Действие поплавковых, или ареометрических, плотномеров основано на законе Архимеда; погрешность приборов этой группы 0,2-2% от диапазона значений плотности, охватываемого шкалой прибора. Массовые плотномеры основаны на непрерывном взвешивании определенных объемов жидкости (пикнометрические, приборы для гидростатическом взвешивания, автоматические приборы) и имеют погрешность 0,5-1%. С помощью гидростатических плотномеров измеряют давление столба жидкости постоян-ной высоты; погрешность 2-4%. Действие радиоизотопных плотномеров основано на определении ослабления пучка g-излучения в результате его поглощения или рассеяния слоем жидкости; погрешность около 2%. Вибрационные плотномеры основаны на зависимости резонансной частоты колебаний, возбуждаемых в жидкости, от ее плотности; погрешность (1-2)* 10-4 г/см3. В ультразвуковых плотномерах используют зависимость скорости звука в среде от ее плотности; погрешность 2-5%. Существуют плотномеры, действие которых основано и на др. принципах.
Относительная плотность постоянна для всех химически однородных веществ и растворов при данной температуре. Поэтому по значениям плотности, измеренной посредством плотномеры, можно судить о наличии примесей в веществах и о концентрации растворов. Это позволяет широко применять плотномеры в науч. исследованиях и в разных отраслях народного хозяйства как средство для проведения различных анализов, для контроля технологических процессов и автоматизации управления ими, для правильной организации системы количественного учета материалов при их приемке, хранении и выдаче и т. д. В данной статье описаны важнейшие типы лабораторные и технологические плотномеры, используемых в химических и агрохимических лабораториях, хим. и смежных отраслях промышленности.
Лабораторные плотномеры предназначены для ручного периодического измерения относительные плотности веществ главным образом ареометрами, пикнометрами и гидростатическими весами.

1.2 Принцип действия цифрового измерителя плотности
Принцип действия плотномеров основан на измерении частоты колебаний U-образной измерительной трубки, вызываемых электромагнитным генератором. Под воздействием возбуждающего поля пустая измерительная трубка колеблется с собственной частотой, а при заполнении трубки исследуемым веществом частота колебаний изменяется в зависимости от массы (плотности) исследуемого вещества. Подобно маятнику, чем больше плотность образца, а значит и его масса, заключенная в трубке, тем ниже частота колебаний. Для пересчета частоты колебаний в цифровое значение плотности используются данные предварительной калибровки.
Поскольку плотность сильно зависит от температуры, для исключения этого влияния на результат измерительная трубка термостатируется. Поддержание температуры осуществляется электронным термостатом, встроенным в прибор. Стандартная температура измерения плотности жидкостей составляет 20 °C.
Частота собственных колебаний трубки зависит от её конструктивных особенностей и определяется в процессе калибровки при заполнении её веще-ством с известной плотностью. Калибровка плотномеров производится по результатам измерения частоты колебания измерительной трубки на двух стандартных веществах — сухой воздух и бидистиллированная дегазированная вода. Результаты калибровки сохраняются в памяти прибора до следующей калибровки. В настоящее время при анализе жидких образцов повсеместно переходят с ручных методов на использование цифровых приборов. Главная причина - более высокая скорость и точность инструментальных методов анализа, а также большая безопасность при работе с токсичными и легковоспламеняющимися образцами.
Плотномеры представляют собой автоматические приборы, обеспечи-вающие измерение плотности жидких образцов. Принцип действия плотномеров основан на измерении частоты колебаний U-образной измерительной трубки, вызываемых электромагнитным генератором. Под воздействием возбуждающего поля пустая измерительная трубка колеблется с собственной частотой, а при заполнении трубки исследуемым веществом частота колебаний изменяется в зависимости от массы (плотности) исследуемого вещества. Подобно маятнику, чем больше плотность образца, а значит и его масса, заключенная в трубке, тем ниже частота колебаний. Для пересчета частоты колебаний в цифровое значение плотности используются данные предварительной калибровки.
Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины плотности — доли объёма пустот в занимаемом объёме.
Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведет себя иначе, например, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры.
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.
Для различных природных объектов плотность меняется в очень широком диапазоне. Самую низкую плотность имеет межгалактическая среда (ρ ~ 10−33 кг/м³. Плотность межзвёздной среды порядка 10−21 кг/м³. Средняя плотность Солнца примерно в 1,5 раза выше плотности воды, равной 1000 кг/м³, а средняя плотность Земли равна 5520 кг/м³. Наибольшую плотность среди металлов имеет осмий (22 500 кг/м³), а плотность нейтронных звёзд имеет порядок 1017/1018 кг/м³.
2 Специальная часть

Для измерения плотности используются:
- пикнометр — прибор для измерения истинной плотности;
- ареометр (денсиметр, плотномер) — измеритель плотности жид-костей;
- бур Качинского и бур Зайдельмана — приборы для измерения плотности почвы.
- Плотность ρ (ро) – это масса единицы объема.
Цифровые измерительные приборы из-за высокой точности измерении и наглядности отсчета имеют ряд существенных преимуществ перед приборами са стрелочным указателем. Одной из тенденций развития цифровой измерительной техники является расширение функциональных возможностей измерительных приборов, когда в одном приборе содержится несколько измерителей различных величин.
В радиолюбительских условиях изготовление узкоспециализированного измерительного прибора с цифровой индикацией, например, только вольтметра или частотомера, вряд ли оправдано. Затраты достаточно велики, а эксплуатационные возможности ограничены. Предпочтение отдают универсальным цифровым измерительным приборам.
Удешевлению изготовления универсальных измерительных приборов, упрощению их схемотехники и настройки, уменьшению габаритных размеров и массы способствует использование интегральных микросхем с повышенной степенью интеграции, номенклатура которых быстро растет.
Многих радиолюбителей интересует изготовление легкого портативного цифрового измерительного прибора с автономным питанием. В третьей главе приведены два примера построения таких приборов, причем один из них с автоматическим переключением пределов измерения.
Цифровой измеритель плотности обладает рядом достоинство:
- управление с помощью одной руки;
- диапазон измерений: 0,001-2,000 г/см3;
- относительная погрешность измерений: ±0,001 г/см3;
- рабочий диапазон температур: 0-40 ˚С (без термостатирования);
- система термокомпенсации;
- показания дисплея в различных шкалах: плотность, удельный вес, градус Брикс, градус Боме, содержание сахара;
- возможен ввод жидкостей с вязкостью до 2000 мПа*с;
- хранение в памяти до 1100 результатов измерений;
- питание от двух батареек типа ААА;
- возможность переноса данных на ПК через ИК-порт (входит в состав прибора) или RS-232C (дополнительно требуется инфракрасный RS конвертер);
- возможность вывода данных на принтер через RS-232C (требуются дополнительные принадлежности).
Плотномеры могут поставляться в различных модификациях:
- стандартная (для образцов с низкой и умеренной вязкостью);
- для высоковязких жидкостей (нефть, мазуты и т.д);
- для применения с автоподатчиком (из комплектации убраны по-дающий и осушающий насосы).

Таблица 1 — Технические характеристики цифрового измерителя плотности
Модель DA-640 DA-645 DA-650
Диапазон измерения, г/см3 0-3
Дискретность, г/см3 ±0,0001 ±0,00001 ±0,00001
Повторяемость, г/см3 0,0001 0,00005 0,00002
Диапазон температур, оС 0-90
Точность поддержания температуры, оС ±0,05 ±0,02
Температурная компенсация + +
Коррекция на вязкость образца + +
Термостат Пельтье + +
Минимальная проба ручная подача, мл 1
Минимальная проба автоматический ввод пробы , мл 2
Размеры (ДхГхВ), мм 320х365х250


2.1 Нормативные документы
АСТМ – одна из крупнейших организаций, занимающихся разработкой технических стандартов на материалы, продукцию, системы и услуги. Организация создана около 100 лет назад и первоначально называлась American Society for Testing and Materials (ASTM). В настоящее время полное название организации - ASTM International, что говорит о том, что АСТМ превратилась в крупную международную организацию, членами которой являются промышленные компании из разных стран.
Разработан новый стандарт АСТМ, который устанавливает классы точности для цифровых устройств. Одной из целей разработки ASTM E2877, Guide for Digital Contact Thermometers, была поддержка усилий Агентства по защите окружающей среды США, по замене ртутно-стеклянных термометров в энергетике и других отраслях.
Стандарт дает также рекомендации для производителей по минимальному набору технических документов на цифровые термометры и их маркировке.
Все стандарты в области температурных измерений, перечисленные в приведенном ниже перечне, можно приобрести на сайте АСТМ – www.astm.org

2.2 Принципиальная схема цифрового измерителя плотности
Плотномеры, принцип действия которых основан на зависимости давления Р жидкости на глубине h от ее плотности р, называются гидростатическими плотномера¬ми.
Наибольшее распространение получили гидростати¬ческие плотномеры с продувкой газом (пьезометрические) и мембранные.
В пьезометрических плотномерах инертный газ (или воздух) непрерывно продувается через жидкость, плот¬ность которой измеряется. При неизменных прочих усло¬виях давление продуваемого воздуха пропорционально плотности жидкости. Пьезометрический плотномер состоит из сосуда 5 с жидкостью, плотность которой измеряется, сосуда 6 с эталонной жидкостью известной плотности, дифманометра 3 и дополнительных трубок 2 и 4, через которые продувается сжатый воздух дополнительной трубки опущены в сосуд 1 на глубину hi и h0, а пьезометрическая трубка 3 - в сосуд 6 на глубину ho. Сжатый воздух, поступающий от источника питания через регулировочные вентили 4, проходит через пьезометрическую трубку 1, слой исследуемой жидкости вы-сотой hi и уходит в атмосферу. При этом в трубке 2 воз¬никает давление продувочного газа Рь направляемое в плюсовую камеру дифманометра 3 (см. рисунок 1)



Рисунок 1 – Гидростатический плотномер
1,5 – сосуды
2,4 – трубки
3 – дифманометр
6 – дополнительная трубка.

Современные модели плотномеров представляют собой результат долгого развития линеек плотномеров DMA, они оснащены запатентованным осциллятором (АТ 399051), встроенным высокоточным платиновым термометром и коррекцией вязкости во всём диапазоне измерения.
Новые плотномеры серии DMA M объединяют отлично зарекомендо-вавшие себя измерительные возможности и необычайно высокий уровень на-дежности и комфортности для пользователя.
Представьте себе плотномер, в котором вы абсолютно уверены. Уверены в правильности заполнения ячейки, методике эксперимента, точность результатов не оставляет места сомнениям. Плотномерами DMA M Anton Paar продолжает подтверждать свое лидерство на рынке высокоточных цифровых плотномеров.
Плотномеры DMA M (см. рисунок 2) соединили в себе надежность прошлых поколений и современные ноу-хау: встроенная ячейка сравнения, коррекция по вязкости во всем диапазоне. DMA M имеет все эти преимущества и даже больше, они дарят вам уверенность в процессах заполнения и измерения, а также высокую точность результатов



Рисунок 2 - плотномеры DMA M

FillingCheck плотномер автоматически определяет ошибки заполнения и пузырьки в образце и информирует вас об этом. В любых условиях вы можете быть уверены в правильности заполнения, а значит, и результата измерения.
U-View проконтролируйте процесс заполнения ячейки на экране или посмотрите сохраненные фото, они позволяют позднее контролировать правильность заполнения и измерения, особенно при использовании автоподатчика. Вы можете оставлять прибор работать самостоятельно
ThermoBalance исключает необходимость температурной калибровки и позволяет быстро получить точный результат при любой температуре. ThermoBalance компенсирует дрейф температур за счет температурного сдвига, даже когда температура заполнения образца сильно отличается от температуры измерения, и обеспечивает долгое время точные результаты.
DMA M (см. рисунок 3) полностью соответствуют требованиям 21 CFR Part11 и GLP/GMP. Устройство, результаты измерений и отчеты полностью защищены. Отчеты можно сохранять в электронном виде. Вы можете передавать установочные данные и результаты, включая дату и время опыта, серийный номер, имя пользователя и другую информацию.








Рисунок 3 -Плотномеры DMA M

Цветной сенсорный экран позволит быстро и эффективно реализовывать ваши задачи. Экономьте время, добавив необходимые функции в раздел Favorits. Запрограммируйте различные пользовательские уровни, во избежание случайных изменений. Символы на экране показывают реальную информацию: процесс измерения, предупреждения FillingCheck и текущий статус автоподатчика.
Различные конфигурации: используйте функциональные кнопки под сенсорным экраном, мышку или клавиатуру если вы работаете в грязных условиях. Вводите идентификацию образцов с клавиатуры, считывателя штрих-кодов или иначе. Подсоедините большой экран и следите за измерениями на расстоянии. Выбирайте нужные единицы измерения плотности и проводите пересчет на концентрации, на % мас., на % вес и т.п.
Автоматическая калибровка по воздуху: встроенный датчик давления обеспечит максимальную точность калибровки, независимо от атмосферного давления воздуха.
Удобство работы с данными: Результаты измерений можно хранить в памяти прибора или переносить на принтер, компьютер, флешкарт. Результаты хранятся в популярных форматах: pdf, txt, xls.
Автоподатчики plug&play экономят место, позволяют измерять образцы вязкостью до 35000мПа/с. Автоподатчики подбираются в соответствии с характеристиками образцов, встраиваются в плотномер и автоматически распознаются им.
Работать с новыми плотномерами DMA M настолько просто, что любой лаборант с лёгкостью научится управлять ими:
- выберите необходимый метод измерения. Существует десять раз-личных методов, которые могут быть адаптированы под ваши нужды. Выбор различных методов приводит к изменению температуры измерения, ThermoBalance позволяет достигнуть постоянных значений за кратчайший срок;
- с помощью сенсорного экрана, клавиатуры или считывателя штрих-кодов введите номер или имя образца. Вы можете сформировать список образцов перед проведением серии измерений или при использовании автоподатчика;
- введите образец в измерительную ячейку. FillingCheck автоматически определит ошибки заполнения или наличие пузырьков в ячейке и предупредит вас. В моделях DMA 4500 M и DMA 5000 M U-View показывает в реальном времени сенсор с образцом и сохраняет в памяти для последующей проверки;
- начните измерение, нажав кнопку, результат появится почти сразу. Вы можете наблюдать процесс измерения на экране. Ошибки, связанные с вязкостью образца непрерывно исправляются;
- результат измерения можно увидеть на дисплее, мониторе ПК или напечатать. Результаты могут быть переданы на ПК, LIMS или устройства хранения данных.

2.3 Структурная схема цифрового измерителя плотности
В случае предварительной записи реализаций случайного процесса аппаратурные погрешности могут быть уменьшены до значений, обусловленных конечной длительностью реализации и нестационар-ностью.(см. рисунок 4)


Рисунок 4 - Функциональная схема измерителя спектральной плотности мощности
Методом фильтрации: hузк(τ) и hфнч(t – τ) – импульсная переходная ха-рактеристика линейного полосового (узкополосного) фильтра ЛПФ и фильтра низких частот ФНЧ-интегратора;
 КД - квадратичный детектор;
 РУ - регистрирующее устройство.
Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:
(1)
где m — масса тела, V — его объём; формула является просто матема-тической записью определения термина «плотность», данного выше.
При вычисления плотности газов эта формула может быть записана и в виде:
где М — молярная масса газа, — молярный объём (при нормальных условиях равен 22,4 л/моль).
Плотность тела в точке записывается как тогда масса неоднородного тела (тела с плотностью, зависящей от места) рассчитывается как:
Как правило, при уменьшении температуры плотность увеличивается, хотя встречаются вещества, чья плотность ведёт себя иначе, напри-мер, вода, бронза и чугун. Так, плотность воды имеет максимальное значение при 4 °C и уменьшается как с повышением, так и с понижением температуры относительно этого числа.
При изменении агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность растёт при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Правда, вода является исключением из этого правила, её плотность при затвердевании уменьшается.















3 Проектирование

Проектирование - деятельность человека или организации по созда-нию проекта, то есть прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния; комплекта документации, предназначенной для создания определённого объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект.
Проектирование может включать несколько этапов от подготовки тех-нического задания до испытания опытных образцов. Объектом проектирова-ния является проект материального предмета. Понятие проектирования не включает в себя стадию реализации проекта. Проектирование обладает сво-ей методологией,котораявключаетструктурудеятельности, принципы и нормы деятельности, субъектов, объект и его модели, методы и др.Этап проектирования предназначен для выработки и детализации модели разрабатываемого устройства.
Перечень необходимых компонент, их названия и назначения определяются в зависимости от выбранного способа построения модели ПП и, в первую очередь, от выбранной методики программирования (например, структурное программирование или объектно-ориентированное). Каждая из этих методик имеет свои способы построения модели ПП.
Результаты проектирования представляются в виде описания компонент проектирования по определенному набору атрибутов.

3.1 Краткое описание программной среды проектирования


Multisim (ранее MultiSIM ) представляет собой электрон-ную схематическое захвата и моделирование программа, которая является частью сюиты программ расчет цепи, вместе с Ultiboard . Multisim является одним из немногих программ, схемотехника, чтобы используют оригиналь-ную Berkeley SPICE на основе программного обеспечения для моделирова-ния. Multisim изначально была создана компания под названием Electronics Workbench , которая в настоящее время является подразделением из National Instruments . Multisim включает микроконтроллер моделирование (ранее из-вестная как MultiMCU), а также интегрированные импорта и экспорта функции к печатной плате макета программного обеспечения в люкс, Ultiboard .
Multisim широко используется в академических и промышленных кругов для цепей образования, электронного эскизного проектирования и моделирования SPICE.
MultiSim - средство разработки и моделирования электронных схем. NI Multisim позволяет создать схему, используя обширную библиотеку компонентов, и эмулировать поведение интегральной схемы с помощью стандартного промышленного симулятора SPICE. Начиная с версии 10.1 в Multisim интегрирован MCU Module, позволяющий добавить в SPICE-эмулированную интегральную схему микроконтроллер и программировать его на С или Ассемблере. Эту возможность оценят студенты, научившись работать с микроконтроллерами Intel/Atmel 8051/8052 и Microchip PIC16F84a. Модуль позволяет эмулировать работу интегральной схемы с микроконтроллером и различными дополнительными устройствами: RAM, ROM, клавиатурой, а также графическими и буквенно-цифровыми жк дисплеями.

3.2 Реализация основных алгоритмов в среде проектирования
Главная особенность NI Multisim – простой наглядный интерфейс, мощные средства графического анализа результатов моделирования, наличие виртуальных измерительных приборов, копирующих реальные аналоги. Библиотека элементов содержит более 2000 SPICE-моделей компонентов National Semiconductor, Analog Devices, Phillips, NXP и других производителей. Присутствуют электромеханические модели, импульсные источники питания, преобразователи мощности. Инструмент Convergence Assistant автоматически исправляет параметры SPICE, корректируя ошибки моделирования. NI Multisim выпускается в двух вариантах – Professional и Education.
Версия Multisim Education предназначена для учебных заведений и включает в себя обучающие курсы, подготовленные аппаратные решения и рабочие учебники. Основная задача – закрепить теоретический материал, наглядно продемонстрировав работу тех или иных законов и процессов в реальных проектах. Для этого помимо интерактивных компонентов программа способна взаимодействовать с аппаратными платформами NI myDAQ (библиотека контрольно-измерительного оборудования) и NI ELVIS (виртуальный инструментарий для учебной мастерской), что делает возможным создание целых виртуальных лаборатории систем управления, энергетики, мехатроники и силовой техники.






Заключение

Курсовая работа должна способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисципли-нам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведения инженерных расчетов и технико-экономического анализа.
В ходе курсового проектирования были приобретены навыки пользования справочной литературой, ГОСТами, едиными нормами и укрупненными показателями, таблицами.
Задачи






Список использованных источников

1. Мышляева И.М. Цифровая схемотехника.-М.:Академия, 2009.- 40 с.
2. Джон Ф. Уэйкерли. Проектирование цифровых устройств, том 1.-М.: Посмаркет,2009.-543 с.
3. Джон Ф. Уэйкерли. Проектирование цифровых устройств, том 2.- М.: Постмаркет,2009.-528 с.
4. Билибин К.И., Власов А.И., Журавлева Л.В. и др.; Под общ.ред. Шахнова В.А. Информатика в техническом университете – М.:Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005. – 568 с.
5. http://www.findpatent.ru/patent/230/2308019.html
6. http://rudocs.exdat.com/docs/index-572547.html




Приложение А
(информационное)
Схема цифрового измерителя плотности