Цифровой следящий частотомер с АВДИ

 

Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ. Корпус К155ЛА3 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛА3 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.

1,2,4,5,9,10,12,13 - входы X1-X8; 
3 - выход Y1; 
6 - выход Y2; 
7 - общий; 
8 - выход Y3; 
11 - выход Y4; 
14 - напряжение питания.

Рис 7.13. Условное графическое изображение микросхемы К155ЛА3  

Таблица 7.5. Основные электрические параметры

1	Номинальное напряжение питания	5 В   5 %
2	Выходное напряжение низкого уровня	не более 0,4 В
3	Выходное напряжение высокого уровня	не менее 2,4 В
4	Напряжение на антизвонном диоде	не менее -1,5 В
5	Входной ток низкого уровня	не более -1,6 мА
6	Входной ток высокого уровня	не более 0,04 мА
7	Входной пробивной ток	не более 1 мА
8	Ток короткого замыкания	-18...-55 мА
9	Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 22 мА
10	Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 8 мА
11	Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 19,7 мВт
12	Время задержки распространения при включении	не более 15 нс
13	Время задержки распространения при выключении	не более 22 нс

 

Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И. Корпус К155ЛИ1 типа 201.14-1, масса не более 1 г.

1,2,4,5,9,10,12,13 - входы; 
3,6,8,11 - выходы; 
7 - общий; 
14 - напряжение питания;   
Рис. 7.14. Условное графическое изображение микросхемы К155ЛИ1

Таблица 7.6. Основные электрические параметры

1	Номинальное напряжение питания	5 В   5 %
2	Выходное напряжение низкого уровня	не более 0,4 В
3	Выходное напряжение высокого уровня	не менее 2,4 В
4	Входной ток низкого уровня	не более -1,6 мА
5	Входной ток высокого уровня	не более 0,04 мА
6	Входной пробивной ток	не более 1 мА
7	Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 33 мА
8	Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 21 мА
9	Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 35,4 мВт
10	Время задержки распространения при включении	не более 19 нс
11	Время задержки распространения при выключении	не более 27 нс

 

5.10. Выбор резисторов

Выберем резисторы из ряда резисторов общего назначения с металлоэлектрическим проводящим слоем, предназначенных для работы в цепях постоянного, переменного импульсирующего тока в качестве элементов навесного монтажа.

В качестве резисторов выберем С2-23:

Номинальная мощность, Вт	Диапазон номинальных сопротивлений, Ом	Размеры, мм				Масса, г, не более
		D	L	l	d
0,125	1 –3,01·106	2,0	6,0	20	0,5	0,15

 

Температурный коэффициент сопротивления

Диапазон номинальных сопротивлений, Ом	ТКС, 10-6 1/оС, в интервале температур		Обозначение групп ТКС
	от - 60 до + 20 оС	от + 20 до + 155 оС
1,0 -10·10-6	± 500	± 200	Г

 

Уровень собственных шумов 1; 5 мкВ/В.

Промежуточные значения номинальных сопротивлений соответствуют ряду Е96 с допусками ±0,5, ± 1, ± 2 %.

 

5.11. Питание устройства

Питание портативного цифрового пирометра будет осуществляться с помощью батарейки «Крона» (РР3). Размеры: 48,5 мм × 26,5 мм × 17,5 мм.

Напряжение — 9В. Типичная ёмкость щелочной

батарейки — 625 мАч. Батарея «Крона» имеет ёмкость (по паспорту) 0,5 А·ч, реально (за счёт саморазряда при хранении) в два — три раза меньше.

Внутреннее сопротивление батареи «Крона» (порядок) 34 Ом.

Но так как для работы моей схемы нужно двухполярное питание 5 В, а батарейка «Крона» даёт напряжение + 9 В, то для получения нужного напряжения я буду использовать делитель напряжения (рисунок 7.13).

 

Рис. 7.13. Схема делителя напряжения

При расчете используем формулу:

; ,тогда Ом, а Ом

 

6. Разработка алгоритма

 

Программа будет реализована через следующий алгоритм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим более подробно перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную систему. Эта процедура необходима нам, так как код, поступающий на микроконтроллер с двоичных реверсивных счетчиков, представлен в двоичном коде. А для представления информации понятной пользователю мы должны осуществить переход в десятичную систему счисления.

Для перехода из двоичной системы счисления в десятичную необходимо двоичное число представить в виде суммы степеней двойки и найти ее десятичное значение.

Например, требуется перевести двоичное число 10110110 в десятичное. В этом числе 8 цифр и 8 разрядов ( разряды считаются, начиная с нулевого, которому соответствует младший бит). В соответствии с уже известным нам правилом представим его в виде суммы степеней с основанием 2: 

101101102 = (1·27)+(0·26)+(1·25)+(1·24)+(0·23)+(1·22)+(1·21)+(0·20) = 128+32+16+4+2 = 18210

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Выбор и обоснование материалов

В качестве материала для корпуса прибора выбрана пластмасса. Пластмассы обладают рядом очень ценных физико-механических свойств. Плотность пластмасс составляет 10...2200 кг/м3. Пластмассы обладают высокими механическими показателями. Так, пластмассы с порошкообразными и волокнистыми наполнителями имеют предел прочности при сжатии до 120... 200 МПа, а предел прочности при изгибе — до 200 МПа. Прочность пластмасс на растяжение с листообразными наполнителями достигает 150 МПа, а стекловолокнистого анизотропного материала (СВАМ) — 480...950 МПа.

Пластмассы не подвергаются коррозии, они стойки против действия растворов слабых кислот и щелочей, а некоторые пластмассы, например из полиэтилена, полиизобутилена, полистирола, поливинилхлорида, стойки к воздействию даже концентрированных растворов кислот, солей и щелочей; их используют при строительстве предприятий химической промышленности, канализационных сетей, для изоляции емкостей. Пластмассы, как правило, являются плохими проводниками тепла, в связи с этим пластмассы широко используют в качестве теплоизоляционных материалов, их пористость может достигать 95...98%. Пластмассы хорошо окрашиваются в любые цвета и долго сохраняют цвет.

Водопоглощение пластмасс очень низкое — у плотных материалов оно не превышает 1%. Таким образом, при обычных температурах пластмассы представляют собой твердые, упругие тела. Значение пластмасс в современной жизни трудно переоценить. Высокая прочность, устойчивость к износу и долговечность делают их одним из самых современных и распространенных материалов в некоторых отраслях промышленности. Например, в приборостроении - являются ценным конструкционным и электротехническим  материалом.  Они легкие, хорошо противостоят коррозии,  имеют  низкий коэффициент трения, обладают повышенной износостойкостью,    хорошими    оптическими   и   изоляционными свойствами. 

В качестве материала печатной платы выбран текстолит. Текстолит — слоистый материал на основе пропитанной связующим составом ткани. Наравне с другими пластиками он принадлежит к числу самых востребованных изобретений человечества. Современную электротехническую и энергетическую промышленность, а также машиностроение невозможно представить без использования этого удивительного материала, отличающегося многими замечательными эксплуатационными свойствами.

Прежде всего, текстолит имеет высокую механическую прочность. Это, в совокупности с низким коэффициентом трения и легкостью в обработке, делает его идеальным конструкционным материалом. Детали из текстолита (шкивы, кулачки, ролики, шестерни и многие другие) гораздо меньше подвергаются истиранию, чем их аналоги из стали или бронзы, что в свою очередь, продляет срок их службы. Детали из текстолита изготавливают на обычных металлорежущих станках путем сверления, фрезерования, штампования и с помощью других видов механической обработки.

Небольшая плотность — еще одно достоинство текстолита. Будучи материалом, достаточно стойким к воздействию разного рода агрессивных сред (бензин, масла, растворы солей, слабые щелочи и кислоты), текстолит находит применение и в химической промышленности.

Изделия из текстолита могут эксплуатироваться при температуре от -40 до +105 и нормальной относительной влажности воздуха; в качестве рабочей среды им подходит и воздух, и трансформаторное масло. Допустимая частота тока — 50 Гц.

 

8. Спецификация

Позиционное обозначение	Наименование	Кол
	Резисторы
R1, R3	C2-23±0,5, 1 кОм	2
R2	C2-23±0,5, 10 Ом	1
R4, R7	C2-23±0,5, 10 кОм	2
R5	C2-23±0,5, 220 Ом	1
R6	C2-23±0,5, 15 кОм	1
	Конденсаторы
С1, С2	К10-17А ± 5%	2
	Компаратор напряжения
DA7	MAX 907	1
	Операционный усилитель
DA1	AD8052	1
	ДУЧ
DD7-DD10	К155ИЕ8	4
	Счётчики
DD1- DD6,DD15-DD16	K155ИЕ7	9
	Цифровой компаратор
DD11-DD13	К561ИП2	3
	Микроконтроллер
DD20	PIC16f877A	1
	Кварцевый резонатор
ZQ1	Murata Erie CSA4.00MG	1
	ГОЧ
DD14	100.000 МГЦ (TTL)	1
	Мультиплексор
DD17	74F151N	1
	Индикатор
DD21	ЖК-дисплей DV16100	1
	Логические элементы
DD25 – DD29	К155ЛП5	1
DD30	К155ЛН1	1
DD22-DD24,DD31-DD32	К155ЛА3	2
DD33-DD34	К155ЛИ1	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Заключение

В данной курсовой работе был разработан цифровой следящий частотомер с АВДИ. Он позволяет измерять частоту на основе компенсации измеряемой частоты управляемой калиброванной частотой, формируемой из образцовой под управлением интегрирования разности сравниваемых частот. Измерение частоты осуществляется в достаточно широком диапазоне с требуемой точностью. В ходе выполнения курсового проекта были разработаны структурная, функциональная и принципиальная схемы.

В дальнейшем разработанный прибор может быть усовершенствован в плане интерфейса, дизайна, программного обеспечения.

Спроектированное устройство является функционально законченным модулем и может использоваться в лабораторных условиях, как самостоятельный прибор.

 

 

Список используемой литературы

 

1. Прошин Е.М. Адаптивные средства измерения. Учебное пособие, Рязань: РГРТУ, 2009.
2. Прошин Е.М. Цифровые измерительные устройства. Учебное пособие, Рязань: РГРТУ, 2011.
3. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы ( аналоговые и цифровые) – 5-е изд.; Вища шк. Головное изд-во,1986.
4. Мальцев П. П., Долидзе Н.С., Критенко М.И. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / Ц75. М.: Радио и связь, 1994.
5. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник.- М.: Издательство стандартов, 1989
6. Мячин Ю.А. 180 аналоговых микросхем (справочник).- Изд-во «Патриот», МП  «Символ-Р». 1993.