Расходомер на основе электромагнитного датчика расхода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П. О. СУХОГО

Факультет автоматизированных и информационных систем

Кафедра "Промышленная электроника"

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к комплексному курсовому проекту

на тему: "Расходомер на основе электромагнитного датчика расхода"

Гомель 2011

Введение

В последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для "интеллектуализации" оборудования различного назначения. ОЭВМ представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах различного назначения обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при низкой стоимости. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные ЭВМ.

На сегодняшний день имеется несколько десятков различных типов микропроцессорных наборов и однокристальных микроЭВМ, отличающихся разрядностью, системой команд, быстродействием, потребляемой мощностью, номиналами питания и т. д.

Уровень является одним из важных параметров в ряде технологических процессов. Условия измерения самые разнообразные - кипящие жидкости при высоких давлениях и температурах (барабаны энергоблоков, выпарные установки и др.), агрессивные жидкости (кислоты, щелочи, жидкий хлор и др.), неагрессивные жидкости.

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной плоскости, принятой за начало отсчета. Средства измерения уровня называют уровнемерами.

Измерение уровня - довольно распространенный измерительный процесс в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Иногда по результатам измерения уровня судят об объемном количестве вещества, содержащегося в резервуарах. При выборе уровнемера необходимо учитывать такие физические и химические свойства материала, как температура, абразивные свойства, вязкость, электрическая проводимость, радиоактивность, химическая агрессивность и т.д. Кроме того, следует принимать во внимание рабочие условия в резервуаре или около него: давление, вакуум, нагревание, охлаждение, способ заполнения или опорожнения (пневматический или механический) резервуара, наличие мешалки, огнеопасность и взрывоопасность.

Как и все средства измерений, уровнемеры состоят из совокупности измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, необходимых для осуществления процесса измерения.

Первичный преобразователь (датчик) воспринимает измеряемую величину - уровень - и преобразует ее в выходной сигнал, поступающий на последующие преобразователи, или в показания, отсчитываемые по шкале уровнемера.

Измерение уровня жидкости играет важную роль при автоматизации технологических процессов.

За последние несколько лет происходило быстрое совершенствование средств измерения уровня. Внедрялись более надежные электронные системы, лишенные дрейфа. Одним из значительных факторов повышения воспроизводимости измерений является наличие элементов электроники.

1. Обзор методов решения поставленной технической задачи.

Измерение расхода жидкостей, газов, паров.

Наиболее широко применяющиеся приборы для измерения веществ , протекающие по трубопроводам , можно разделить на следующие группы :

расходомеры переменного перепада давления;

расходомеры постоянного перепада давления;

электромагнитные расходомеры;

счётчики;

другие.

Расходомеры переменного перепада давления

Расходомеры переменного перепада давления основаны на зависимости от расхода перепада давления , создаваемого устройством , которое установлено в трубопроводе , или же самим элементом последнего.

В состав расходомера входят: преобразователь расхода, создающий перепад давления ; дифференциальный манометр, измеряющий этот перепад и соединительные (импульсные) трубки между преобразователем и дифманометром. При необходимости передать показания расходомера на значительное расстояние к указанным трём элементам добавляются ещё вторичный преобразователь , преобразующий перемещение подвижного элемента дифманометра в электрический и пневматический сигнал , который по линии связи передаются к вторичному измерительному прибору. Если первичный дифманометр (или вторичный измерительный прибор) имеет интегратор , то прибор измеряет не только расход , но и количество прошедшего вещества.

В зависимости от принципа действия преобразователя расхода данные расходомеры делятся на шесть самостоятельных групп :

расходомеры с сужающими устройствами;

расходомеры с гидравлическим сопротивлением;

центробежные расходомеры;

расходомеры с напорным устройством;

расходомеры с напорным усилителем;

расходомеры ударно-струйные.

Рассмотрим подробнее расходомеры с сужающим устройством , так как они получили наибольшее распространение в качестве основных промышленных приборов для измерения расхода жидкости ,газа и пара. Они основаны на зависимости от расхода перепада давления , создаваемого сужающим устройством , в результате которого происходит преобразование части потенциальной энергии потока в кинетическую.

Имеется много разновидностей сужающих устройств. Так на рисунке 1.1 а и б показаны стандартные диафрагмы , на рисунке 1.1 в - стандартное сопло , на рисунке 1.1 г, д , е - диафрагмы для измерения загрязнённых веществ - сегментная , эксцентрическая и кольцевая. На следующих семи позициях рисунка 1.1 показаны сужающие устройства , применяемые при малых числах Рейнольдса (для веществ с большой вязкостью); так , на рисунке 1.1 ж , з , и , изображены диафрагмы - двойная , с входным конусом , с двойным конусом , а на рисунке 1.1 к , л, м , н -сопла-полукруга , четверть круга ,комбинированное и цилиндрическое.

Рисунок 1.1-Разновидности сужающих устройств.

На рисунке 1.1 о изображена диафрагма с переменной площадью отверстия , автоматически компенсирующая влияние изменения давления и температуры вещества. На рисунке 1.1 н , р , с , т приведены расходомерные трубы - труба Вентури , сопло Вентури , труба Далла и сопло Вентури с двойным сужением. Для них характерна очень маленькая потеря давления.

Разность давлений до и после сужающего устройства измеряется дифманометром. В качестве примера рассмотрим пинцип действия прибора 13ДД11.

Принцип действия преобразователей разности давлений 13ДД основан на пневматической силовой компенсации. Схема прибора представлена на рисунке 1.2. В плюсовую 2 и минусовую 6 полости преобразователя , образованные фланцами 1,7 и мембранами 3,5 , подводиться давление. Измеряемый перепад давления воздействует на мембраны , приваренные к основанию 4.Внутренняя полость между мембранами заполнена кремниорганической жидкостью.

Рисунок 1.2-Схема прибора 13ДД.

Под давления воздействием мембраны поворачивают рычаг 8 на небольшой угол относительно опоры -упругой мембраны вывод 9. Заслонка 11 перемещается относительно сопла 12 ,питаемого сжатым воздухом . При этом сигнал в линии сопла управляет давлением в усилителе 13 и в сильфоне отрицательной обратной связи 14. Последний создает момент на рычаге 8 , компенсирующий момент , возникающий от перепада давления. Сигнал , поступающий в сильфон 14 , пропорциональный измеряемому перепаду давления , одновременно направляется в выходную линию преобразователя. Пружина корректора нуля 10 позволяет устанавливать начальное значение выходного сигнала , равное 0.02 МПа. Настройка преобразователя на заданный предел измерения осуществляется перемещением сильфона 14 вдоль рычага 8. Измерительный пневманические преобразователи других модификаций выполнены аналогично.

Расходомеры постоянного перепада давления

Принцип их действия основан на восприятии динамического напора контролируемой среды , зависящего от расхода, чувствительным элементом ,помещенным в поток. В результате воздействия потока чувствительный элемент перемещается , и величина перемещения служит мерой расхода .

Приборы , работающие на этом принципе- ротаметры(См. рисунок 1.3).

Рисунок 1.3- Ротаметр

Поток контролируемого вещества поступает в трубку снизу вверх и увлекает за собой поплавок , перемещая его вверх , на высоту Н. При этом увеличивается зазор между ним и стенкой конической трубки , в результате уменьшается скорость жидкости (газа) и возрастает давление над поплавком.

На поплавок действует усилие снизу вверх:

 (1.1)

и сверху вниз

 (1.2)

где Р1,Р2-давление вещества на поплавок снизу и сверху; S-площадь поплавка; q- вес поплавка.

Когда поплавок находится в состоянии равновесия G1=G2 ,следовательно:

 , (1.3)

так как q/S=const , значит :

=сonst ,поэтому такие приборы называют расходомерами постоянного перепада давления.

При этом объемный расход может быть рассчитан по формуле:

 (1.4)

где Fc - площадь сечения конической трубки на высоте h,;

F- площадь верхней торцевой поверхности поплавка,;

р- плотность измеряемой среды, ;

с- коэффициент ,зависящий от размеров и конструкции поплавка.

Ротаметры со стеклянной трубкой применяются только для визуальных отсчётов расхода и лишены устройств для передачи сигнала на расстояние.

Ротаметр не следует устанавливать в трубопроводах , подверженным сильным вибрациям. Длина прямого участка трубопровода перед ротаметром должна быть не менее 10Ду , а после него - не менее 5Ду.

Электромагнитные расходомеры

В основе электромагнитных расходомеров лежит взаимодействие движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем , подчиняющееся закону электромагнитной индукции.

Рисунок 1.4- Электромагнитный расходомер

Рисунок 1.5- Промышленные электромагнитные расходомеры

Основное применение получили такие электромагнитные расходомеры , у которых измеряется ЭДС , индуктируемая в жидкости , при пересечении ею магнитного поля. Для этого (См. рисунок 1.4) в участок 2 трубопровода , изготовленного из немагнитного материала , покрытого изнутри неэлектропроводной изоляцией и помещённого между полюсами 1 и 4 магнита или электромагнита , вводятся два электрода 3 и 5 в направлении , перпендикулярном как к направлению движения жидкости , так и к направлению силовых линий магнитного поля. Разность потенциалов Е на электродах 3 и 5 определяются уравнением:

 (1.5)

где В - магнитная индукция;

D- расстояние между концами электродов , равное внутреннему диаметру трубопровода;

v и Q0- средняя скорость и объёмный расход жидкости.

Таким образом , измеряемая разность потенциалов Е прямо пропорциональна объёмному расходу Q0. Для учета краевых эффектов , вызываемых неоднородностью магнитного поля и шунтирующим действием трубы , уравнение умножается на поправочные коэффициенты км и ки , обычно весьма близкие к единице.

Достоинства электромагнитных расходомеров : независимость показаний от вязкости и плотности измеряемого вещества , возможность применения в трубах любого диаметра , отсутствие потери давления , линейность шкалы , необходимость в меньших длинах прямых участков труб , высокое быстродействие , возможность измерения агрессивных , абразивных и вязких жидкостей. Но электромагнитные расходомеры неприменимы для измерения расхода газа и пара , а также жидкостей диэлектриков , таких как спирты и нефтепродукты. Они пригодны для измерения расхода жидкостей , у которых удельная электрическая проводимость не менее .

Счётчики

По принципу действия все счётчики жидкостей и газов делятся на скоростные и объёмные .

Скоростные счётчики устроены таким образом , что жидкость , протекающая через камеру прибора ,приводит во вращение вертушку или крыльчатку, угловая скорость которых пропорциональна скорости потока , следовательно , и расходу.

Объёмные счетчики устроены следующим образом: поступающая на прибор жидкость (или газ) измеряется отдельными , равными по объёму дозами , которые потом суммируются .

2. Разработка и выбор функциональной схемы устройства.

Датчик электромагнитного расходомера состоит из катушки индуктивности с сердечником , создающей магнитное поле , и электродов , вмонтированных в трубу , с которых снимается полезный сигнал. Для разработки структурной схемы необходимо рассмотреть векторную диаграмму токов и напряжений датчика. Схема замещения реальной катушки индуктивности представлена на рисунке.2.1, где:

Рисунок 2.1- Схема замещения реальной катушки индуктивности

- активное сопротивление обмотки катушки индуктивности- сопротивление, учитывающее потери в стали

Построим для этой схемы векторную диаграмму токов и напряжений. Векторная диаграмма токов и напряжений представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2- Векторная диаграмма токов и напряжений

На диаграмме изображён сигнал , снимаемый с электродов Uэ и представляющий собой сумму двух сигналов: полезного сигнала Uпол и трансформаторной ЭДС Uтр.

Эквивалентная схема подключения электродов датчика для снятия информационного сигнала изображена на рис.2.3

Рисунок 2.3- Схема подключения датчика для снятия информационного сигнала

Для этой схемы должно выполняться условие: входное сопротивление измерительного усилителя должно быть на несколько порядков выше сопротивления датчика.

Сигнал, снимаемый с электродов содержит в себе полезную составляющую которая описывается формулой:

 (2.1)

где - магнитная индукция

- расстояние между электродами

- скорость потока и трансформаторной ЭДС

 (2.2)

где - площадь контура образуемого подводящими проводниками, находящимися в магнитном поле

- частота магнитного поля пронизывающего движущийся поток жидкости.

На рисунке 2.4 представлена примерная структурная схема расходомера на основе электромагнитного датчика расхода.

Рисунок 2.4- Структурная схема расходомера на основе электромагнитного датчика расхода

ГСК -генератор синусоидальных колебаний;

ИП - источник питания;

ПНТ- преобразователь напряжение - ток;

Инд - индуктор;

Э1,Э2 - электроды;

Ус- усилитель;

ПТН - преобразователь ток-напряжение;

ФСУ - фазосдвигающее устройство;

ФУН- формирователь управляющего напряжения;

ФЧВ- фазочувствительный выпрямитель;

Ф-фильтр;

МК- микроконтроллер;

УИ- устройство индикации;

Кл - клавиатура.

Описание предполагаемой работы устройства

С генератора синусоидальных колебаний через преобразователь напряжение - ток сигнал подаётся на индуктор , который отвечает за создание рабочего магнитного потока. Индуктор представляет собой две катушки индуктивности. При подаче на катушки тока возбуждения создается магнитное поле, которое наводит в электропроводной жидкости, движущейся в трубе, ЭДС. Значение ЭДС, пропорциональное скорости движения жидкости, а, значит, и расходу, снимается с двух измерительных электродов, расположенных напротив друг друга в диаметральной плоскости трубы.

Полезный сигнал ,снятый с двух электродов датчика, усиливается и поступает на фазочувствительный выпрямитель; также на него подаётся прямоугольный сигнал с с индуктора через преобразователь ток-напряжение, фазосдвигающее устройство и формирователь управляющего напряжения.

Далее сигнал отфильтровываем ,делая его таким образом пригодным для дальнейшей его обработки АЦП, который необходим чтобы преобразовать аналоговые показания с датчика в двоичный код. Микроконтроллер производит обработку получаемой информации, вычисляет необходимые значения функций :скорости потока , накопленный расход и регистрирует моторное время и расход , пересылает при необходимости информацию на ПК, выводит данные на полупроводниковые индикаторы.

Клавиатура включает в себя 4 переключателя для выбора аналоговых каналов; переключатель режима работы МКС; кнопку "Сброс", при нажатии на которую производится сброс МК.

Через интерфейс ИРПС происходит передача информации с микроконтроллера в центральный компьютер.

Блок питания предназначен для питания элементов схемы.

При этом диапазон измерения расхода 1,0...10 м³/с, на электродах допустимо напряжение поляризации, имеющее характер медленного дрейфа, не более 100 мВ, при эксплуатации температура медных обмоток индуктора может изменяться в диапазоне 0...150°С, номинальное сопротивление "меди" обмоток проводов (при 20°С) равно 30 Ом.

Расходомер должен производить 10 измерений в секунду и находить среднее значение, индицировать скорость потока (м/с), расход (м³/час), накопленный расход (м³), моторное время (текущее время с момента начала работы).Основная приведенная погрешность расходомера не должна превышать 2%.Рабочий температурный диапазон 0...60°С.Дополнительная погрешность расходомера не должна превышать 0,5% при изменении температуры окружающего воздуха на 10°С во всем рабочем диапазоне.

3. Разработка принципиальной схемы устройства

.1 Разработка аналоговой схемы

.1.1 Генератор синусоидальных колебаний

Генератор синусоидальных колебаний предназначен для питания электромагнитного датчика (рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 - Схема генератора синусоидальных колебаний

Для нахождения необходимой амплитуды генератора по данным Т3 (технического задания) необходимо падение напряжения на датчике, т. Выходного напряжения генератора.

Дано: I_g и Z_g.

U_г= I_g* Z_g= I_g(R_м+R_п//jX_l); (3.1)

U_г=10*10^-3*(100+)= 10*10^-3*(100+)=

*10^-3*(0.0049+j49.99)=0.00049+j4.999=4.99e^j89.99;

Схема генератора дана на рисунке 3.1. Он реализован с использованием последовательно - параллельной фазосдвигающей цепи[2]. Элементы R-C.

В качестве нелинейного элемента, обеспечивающий баланс амплитуд(устойчивою работу) используются диоды VD1, VD2. Транзисторы VT1, VT2 включенные как эмитторные повторители, необходимы для усиления входного тока генератора.

Частота генератора находится из след соображений [2]

 (3.2)

где RC - элементы последовательно - параллельной фазосдвигающей цепи.

Резисторы R₁ , R₂ обеспечивают необходимый коэффициент усиления.

Если на выходе генератора задано напряжение U_г , то на инвертирующий вход подается напряжение, через делитель R₂ , R₁ U_г-U_д ,

где U_д падение напряжения на открытом диоде. Тогда для обеспечения баланса амплитуд необходимо, чтобы выполнялось равенство:

U⁺=U^-; (3.3)

 (3.4)

У ОУ общего применения Максимальный ток в нагрузке не более: I_оу= 5 мА. Если потребляемый ток больше I_оу, то находим коэффициент усиления по току в, для транзисторов VT1,VT2.

 (3.5)

Максимальное напряжение U_кэ для этих транзисторов должно быть больше чем 2E_п. U_кэ30В. Полоса пропускания ОУ должна быть больше чем - рабочая частота возбуждения датчика.

I_м= 10мА; 125600с^-1; U_г=5В;

Находим:

0.000007961; (3.6)

Задаемся R=10кОм, находим С:

 (3.7)

Выбираем резисторы [6] R₃ , R₄ - металлодиэлектрические С2-29В:

R₃ - C2-29 - 0.62Вт - 10 кОм ±0.1%-A

R₄ - C2-29 - 0.62Вт - 10 кОм ±0.1%-A

Выбираем конденсаторы [7] C₁, C₂ с с полиэтилентерофталатным диэлектриком с фольговыми обкладками:

C₁ - К73 - 15 - 100В - 0.806нФ ±5%

C₂ - К73 - 15 - 100В - 0.806нФ ±5%

В качестве диодов выбираем [8] универсальный импульсный:

КД 521А: U_обр.= 75В, I_пр. max=0.05 A, I_обр.max=1 мкА, F_dmax=100000 кГц.

Находим отношение резисторовR₂/R₁:

 (3.8)

R₂=1.58 R₁; (3.9)

Зададимся R₁=10кОм, тогда R₂=15.8кОм. Выбираем[6]:

R₁- C2-29 - 0.62Вт - 10 кОм ±0.1%-A;

R₂- C2-29 - 0.62Вт - 15.8 кОм ±0.1%-A

По справочнику [4] подбираем пару комплиментарных транзисторов, имеющих близкие параметры :

Таблица 3.1- Предельные электрические параметры оконечных транзисторов

Согласно рисунку 3.1, это будут транзисторы VT1 (КТ973А) и VT2 (КТ972А).

В качестве ОУ Выбираем микросхему К544УД2 А [10]:

Номинальное напряжение питания - 15 В 10 %;

Максимальное выходное напряжение при U_п= 15 В - 10 В;

Напряжение смещения нуля при U_п= 15 В, U_вых= 0,02 В - 30 мВ;

Средний входной ток при U_п= 15 В, U_вых= 0,02 В - 0,1 нА;

Разность входных токов при U_п= 15 В, U_вых= 0,02 В - 0,1 нА;

Коэффициент усиления напряжения при U_п= 15 В, U_вых= 4 В, R_н=2 кОм - 20000;

Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений - 70 дБ;

Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при U_п= 15 В, U_вых= 0,02 В - 50 мкВ/ ° C;

Частота единичного усиления при U_п= 15 В, U_вых= 0,02 В - 15 МГц;

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения при U_п= 15 В, U_вых=-10 В, U_вх=-10 В - 20 В/мкс;

Входное сопротивление - 1 · 10¹¹ Ом.

3.1.2 Источник питания индуктора

Синусоидальный сигнал с амплитудой напряжения 5 В и частотой 50 Гц выходит с генератора синусоидального напряжения.

Рис.3.1.2 Принципиальная схема преобразователя

В данной схеме используем резисторы:

R5- МЛТ-0,125-1кОм±5%

R6- МЛТ-0,125-1кОм±5%

R7- МЛТ -0,25- 100 кОм±5%.

R8- МЛТ-0,125-56 Ом±5%.

Выбираем по справочнику [4] операционный усилитель К140УД17Б.

По справочнику [4] подбираем пару комплементарных транзисторов, имеющих близкие параметры :

Таблица 3.2 Предельные электрические параметры оконечных транзисторов

Согласно рис.3.1.6, это будут транзисторы VT1 (КТ973А) и VT2 (КТ972А).

3.1.3 Электромагнитный датчик

Схема электромагнитного датчика приведена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема электромагнитного датчика

На схеме даны следующие обозначение:

Rм=30 Ом - сопротивление меди;

Rп=300 кОм - сопротивление потерь;

L=Т×Rм=210 мГн - индуктивность обмотки возбуждения;

Х_L =2р×f×L - сопротивление обмотки возбуждения;

Х_L =2×3.14×50×210=66 Ом;

Eп - питающее синусоидальное напряжение частотой 50 Гц;

Uвых - выходное напряжение датчика;

Ксв - коэффициент связи ;

I - входной ток обмотки возбуждения;

I_L - ток индуктивности создающий магнитный поток в датчике;

Выходное напряжение электромагнитного датчика описывается следующим образом:

 (3.14)

где

Е- напряжение, снимаемое с электродов;

В- индукция магнитного поля в жидкости;

v- скорость потока в сечении, проходящую через ось электродов;

d- диаметр проходного отверстия (расстояние между электродами).

Рассчитаем максимальную и минимальную скорость потока, исходя из расхода:

 (3.15)

 (3.16)

 (3.17)

Рассчитаем максимальное и минимальное выходное напряжение электромагнитного датчика:

 (3.18)

 (3.19)

По эквивалентной схеме требуется рассчитать диапазон изменения выходных напряжений датчика Щ_ВЫХ=jKсв İ_L

Для нахождения тока I и I_L воспользуемся схемой, приведённой на рисунке 3.3, тогда входной ток I будет равен:

İ=Ề; (3.20)

Фазовый сдвиг тока I относительно питающего напряжения Ề будет иметь вид:

ц_I=arctg- arctg; (3.21)

Ток через индуктивность I_L будет равен:

İ_L=İ∙Rп//jX_L∙=;

İ_L=;

а фазовый сдвиг тока I_L относительно напряжения имеет вид:

ц_IL= - arctg; (3.22)

Тогда согласно функциональной схеме, фазовый сдвиг между током I и I_L будет равен:

б= ц_I- ц_IL= ; (3.23)

İ=Ề,

где Е=10мВ (См. п.п 3.1.3)

мA

Диапазон выходных напряжений Uвых равен:

Щ_вых= İ_L jKсв; (3.24)

Фазовый сдвиг, необходим для получения управляющих напряжений, синфазных с выходным равен:

ц_ФСУ=90°+б= 90°+0,014°=90,014°; (3.25)

.1.4 Разработка усилителя

Усилитель переменного напряжения необходим для нормальной работы фазочувствительного выпрямителя. Схема усилителя приведена на рисунке 3.4 .

Рисунок 3.4 - Усилитель переменного напряжения

Для расчёта коэффициента усиления усилителя необходимо найти диапазон изменения выходного напряжения датчика.

Uвых=КсвI_L (3.26)

Зададимся значением коэффициента связи 0÷0.3 В/А, найдём ток İ_L

 (3.27)

E=0.01×0.025×10=2.5 mB

Il=0.034×e^-j65.6мA

Uвых=0,30,089=0,0103мВ. (3.28)

Задаёмся коэффициентом усиления усилителя K=2000. Выбираем усилитель АD620А [10].

Диапазон питания …………………………………..….± 2,3 В до ± 18 В;

Внутренняя мощность рассеивания ……………………….….. 650 мВт;

Дифференциальное входное напряжение ………………………..±25 В;

Температурный диапазон (Q)………………………….-65ºC to +150ºC;

Температурный диапазон (N, R)……………………….-65ºC to +125ºC;

Рабочий ток ……………………………………………..…………1,3 мА ;

Максимальное напряжение смещения…….……………….…….. 50 мкВ;

Максимальный дрейф на входе…………………………… 0,6 мкВ / ° C;

Максимальный входной ток смещения…………………………. 1,0 нА;

Низкий уровень шума

Коэффициент усиления данного усилителя задаётся выражением:

Кус=  +1 (3.29)

ОткудаKyc=49.4k/2000= 24,7 Ом

Из [6] выбираем резистор:

Ru=C2-29B-0.062B-24.7Om±0.1% - A

Резисторы Rc необходимы для обеспечения путей прохождения входного тока ОУ, которые не более 2 нА. Два резистора необходимы для симметрирования входа ОУ. Полоса пропускания усилителя по уровню 3 дБ равна 12 кГц. Резистор Rс выбираем [6] равным 10 кОм.

Rс - C2-33 - 0.125Вт - 10 кОм ±5%-Г.

3.1.5 Разработка преобразователя ток-напряжение

Схема преобразователя ток - напряжение приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.5 -Преобразователь ток-напряжение.

Выходное напряжение этой схемы будет равно U_вых=i_вх×R5 . Транзисторы VT1, VT2 необходимы для усиления выхода ОУ по току. Выходной ток схемы -это ток через датчик. Зададимся выходным напряжением равным U_вых , тогда резистор R_ос будет:

 (3.30)

вых=0÷10 В ,причём 10 В соответствует скорости 10 м/c.

Мощность выделяемая на резисторе будет равна.

Р=I²×R5=(×40=2.5Вт (3.31)

Выбираем [6] металлодиэлектрический резистор общего применения

R5 - C2-29 - 2.5Вт - 40.2Ом ±0.5% - Г.

В качестве микросхемы ОУ выбираем К544УД 2А[10].

Номинальное напряжение питания ……………………… ±15 В± 10 %;

Максимальное выходное напряжение при U_п= ±15 В ………... ≥±10 В;

Напряжение смещения нуля при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В …. ≤30 мВ;

Средний входной ток при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В ………… ≤0,1 нА;

Разность входных токов при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В ……… ≤0,1 нА;

Коэффициент усиления напряжения при U_п= ±15 В, U_вых= ±4 В, R_н=2 кОм …………………………………………………..………. ≥20000;

Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений … ≥70 дБ;

Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В………………………………………………. ≤50 мкВ/ ° C;

Частота единичного усиления при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В ……. ≥15 МГц;

Максимальная скорость нарастания выходного напряженияпри U_п= ±15 В, U_вых=−10 В, U_вх=−10 В ………………………………………… ≥20 В/мкс;

Входное сопротивление …………………………………. ≥1 · 10¹¹ Ом.

По справочнику [4] подбираем пару комплиментарных транзисторов, имеющих близкие параметры :

Таблица 3.1- Предельные электрические параметры оконечных транзисторов

Согласно рисунку 3.5, это будут транзисторы VT1 (КТ973А) и VT2 (КТ972А).

.1.6 Разработка фазосдвигающего устройства

Схема фазосдвигающего устройства приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.6 - Схема фазосдвигающего устройства

При одинаковых резисторах R6=R7=R8, передаточная функция данного уравнения имеет вид [м/у 2681].

W(p)=−(1−pT/1+pT) (3.32)

где T=R₃C, тогда комплексный коэффициент передачи будет равен:

W(jщ)= −(1− jщ T/1+ jщ T) (3.33)

б− аргумент ц_ФСУ :

ц=arctgщRC+180°

Из условия известно, что X_L= 66 Ом, R_П=300 кОм.

Угол б между током датчика и током индуктивности равен:

Таким образом фазосдвигающее устройство должно обеспечить фазовый сдвиг б+90°=90, 014°,

Т.е.: ц_ФСУ =90, 014°= -2arctgщRC+180°; (3.34)

или2arctgщR7C3=89,986°;

щR7C3=tg(89,986/2)= tg44,993=0,854;

имея частоту щ=314 (50Гц), рассчитываем R7С3=0,854/314=2.72×10^-3 ;

Задаваясь значением конденсатора С3=10 нФ, вычисляем значение сопротивления R7: R7=2.7210^-3/10×10^-9=0.272 МОм;

Выбираем значение конденсатора С3[7]: С3 - К73-15 100В-10нФ±5%;

Выбираем значение резистора R3 [6]:

R7 - С2 -29В-0,062Вт-274 кОм±0,1%-А;

Выбираем значение резисторов R6, R8 по 10 кОм:

R6 - С2 -29В-0,062Вт-10 кОм±0,1%-А;

R8 - С2 -29В-0,062Вт-10 кОм±0,1%-А.

Выбираем DA4[10] -ОУ типа К544УД2А

Номинальное напряжение питания …………………… ±15 В± 10 %;

Максимальное выходное напряжениепри U_п= ±15 В ……… ≥±10 В;

Напряжение смещения нуля при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В…. ≤30 мВ;

Средний входной ток при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В ……… ≤0,1 нА;

Разность входных токов при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В …… ≤0,1 нА;

Коэффициент усиления напряжения при U_п= ±15 В, U_вых= ±4 В, R_н=2 кОм ………………………………………………………………… ≥20000;

Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений … ≥70 дБ;

Средний температурный дрейф напряжения смещения нуля при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В ………………………………………………. ≤50 мкВ/ ° C;

Частота единичного усиления при U_п= ±15 В, U_вых= ±0,02 В .. ≥15 МГц;

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения при U_п= ±15 В, U_вых=−10 В, U_вх=−10 В ………………………………………. ≥20 В/мкс;

Входное сопротивление ……………………………….. ≥1 · 10¹¹ Ом.

3.1.7 Разработка формирователя управляющего напряжения

Рисунок 3.7 - Схема формирователя управляющих напряжений

Формирователь управляющих напряжений предназначен для формирования прямоугольных однополярных импульсов, фронты которых совпадают с моментами перехода через ноль выходного напряжения фазосдвигающего устройства. Схема формирователя представлена на рисунке 3.7, она состоит из усилителя ограничителя на ОУ1, и триггера Шмидта - на ОУ2. Пока диоды не открылись ОУ1 работает как разомкнутый и на выходе присутствует напряжение с крутыми фронтами и амплитудой 0.7В. Резистор R9 выбираем из условия ограничения выходного тока ОУ1. Зададимся значением R9=10кОм. Тогда ток протекающий через R9 и по выходу ОУ5 будет равен:

  (3.35)

Ток меньше, чем максимальный ток ОУ. Для К544УД2А I_оу≤5мА. В триггере Шмидта гистерезис должен быть меньше, чем выходное напряжение ОУ5.Зададим напряжение гистерезиса 0.1В, тогда U_{вых мах}=10В.

 (3.36)

Îòñþäà =100.

Çàäàäèìñÿ R10=1êÎì, R11=100êÎì.

Âûáèðàåì [6] ìåòàëëîäèýëåêòðè÷åñêèå ðåçèñòîðû îáùåãî ïðèìåíåíèÿ :

R10- C2-33 - 0.125Âò - 1 êÎì ±5%-Ã;

R11- C2-33 - 0.125Âò - 100 êÎì ±5%-Ã;

R12- C2-33 - 0.125Âò - 10 êÎì ±5%-Ã.

 êà÷åñòâå äèîäîâ âûáèðàåì [8].

VD3- ÊÄ 521À;

VD4- ÊÄ 521À;

ÊÄ 521À: U_îáð.= 75Â, I_ïð. max=0.05 A, I_îáð.max=1 ìêÀ, F_dmax=100000 êÃö.

Âûïðÿìèòåëü ïîëîæèòåëüíîé è ïðÿìîóãîëüíîé âîëíû ðåàëèçîâàí íà R12, VD5. R12 íå äîëæíî íàãðóæàòü ÎÓ2 ïðè îòðèöàòåëüíîé ïîëóâîëíå. Åñëè R12 âûáðàòü 10 êÎì òî:

 (3.37)

3.1.8 Ðàçðàáîòêà ôàçî÷óâñòâèòåëüíîãî âûïðÿìèòåëÿ

Ñõåìà Ô× ïðèâåäåíà íà ðèñóíêå 3.8. Ýòî ôàçî÷óâñòâèòåëüíûé óñèëèòåëü ñ ïîñëåäîâàòåëüíî - ïàðàëëåëüíûìè êëþ÷àìè. Äëÿ ðåàëèçàöèè Ô× âûáèðàåì ìèêðîñõåìó Ê590ÊÍ4 [10]:

Ðèñóíîê 3.8 - Ôàçî÷óâñòâèòåëüíûé âûïðÿìèòåëü

Òîê óòå÷êè àíàëîãîâîãî âõîäà………………………….. íå áîëåå 70íÀ;

Òîê óòå÷êè àíàëîãîâîãî âûõîäà …………………….. íå áîëåå 70íÀ;

Âõîäíîé òîê íèçêîãî óðîâíÿ óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ íå áîëåå 0.2ìêÀ;

Âõîäíîé òîê âûñîêîãî óðîâíÿ óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ .. íå áîëåå 0.2ìêÀ;

Òîê ïîòðåáëåíèÿ ïðè âûñîêîì óðîâíå óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ:

Îò ïîëîæèòåëüíîãî èñòî÷íèêà ………………………. íå áîëåå 200 ìêÀ;

Îò îòðèöàòåëüíîãî èñòî÷íèêà ………………………….. íå áîëåå 5 ìêÀ;

Òîê ïîòðåáëåíèÿ ïðè íèçêîì óðîâíå óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ:

Îò ïîëîæèòåëüíîãî èñòî÷íèêà……………………. íå áîëåå 50 ìêÀ;

Îò îòðèöàòåëüíîãî èñòî÷íèêà ……………………… íå áîëåå 5 ìêÀ;

Ñîïðîòèâëåíèå â îòêðûòîì ñîñòîÿíèè ………………. íå áîëåå 75 Îì.

 ýòîé ìèêðîñõåìå ðåàëèçîâàíû 2 êëþ÷à, îäèí èç êîòîðûõ íîðìàëüíî íå çàìêíóò (êîíòàêòû 1 - 16), äðóãîé íîðìàëüíî çàìêíóò (êîíòàêòû 3-4). Ïðè ïîäà÷å íà óïðàâëÿþùèé âõîä (êîíòàêò 15) ïîëîæèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, ñîñòîÿíèå êëþ÷åé ïîìåíÿåòñÿ íà ïðîòèâîïîëîæíîå.  îòêðûòîì ñîñòîÿíèè êëþ÷à (çàìêíóòîãî) íàõîäèòñÿ íà óðîâíå ≤75 Îì. Ðàçîìêíóòîå ñîñòîÿíèå õàðàêòåðèçóåòñÿ òîêîì óòå÷êè ïðè ìàêñèìàëüíîì íàïðÿæåíèè íà çàæèìàõ êëþ÷à 30Â, I_óò≤70 ìÀ. Ýêâèâàëåíòíîå ñîïðîòèâëåíèå ðàçîìêíóòîãî êëþ÷à ìîæíî îöåíèòü çíà÷åíèÿ:  (3.38)

Òàêèì îáðàçîì ïðè íóëåâîì óïðàâëÿþùåì íàïðÿæåíèè êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ Ô× ðàâåí - 1, ïðè âûñîêîì óðîâíå óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ +1.

Ñîïðîòèâëåíèÿ R1 è R2 âûáèðàåì ðàâíûìè 10 êÎì [6]:

R13- C2-33 - 0.125Âò - 10 êÎì ±5%-Ã;

R14- C2-33 - 0.125Âò - 10 êÎì ±5%-Ã.

 êà÷åñòâå îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ âûáèðàåì ìèêðîñõåìó Ê544ÓÄ2À[10]:

Íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ……………………… ±15 Â ±10 %;

Ìàêñèìàëüíîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ïðè U_ï= ±15 Â…………. ≥±10 Â;

Íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ íóëÿ ïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ= ±0,02 Â…… ≥30 ìÂ;

Ñðåäíèé âõîäíîé òîê ïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ= ±0,02  …………. ≥0,1 íÀ;

Ðàçíîñòü âõîäíûõ òîêîâ ïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ= ±0,02 Â……….. ≥0,1 íÀ;

Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ= ±4 Â, R_í=2 êÎì ....………………………………………………………… ≥20000;

Êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ ñèíôàçíûõ âõîäíûõ íàïðÿæåíèé … ≥70 äÁ;

Ñðåäíèé òåìïåðàòóðíûé äðåéô íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ íóëÿïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ= ±0,02  …………………………………….………….. ≥50 ìêÂ/ ° C;

×àñòîòà åäèíè÷íîãî óñèëåíèÿ ïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ= ±0,02 Â.. ≥15 ÌÃö;

Ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿïðè U_ï= ±15 Â, U_âûõ=−10 Â, U_âõ=−10 Â……………………………………….. ≥20 Â/ìêñ;

Âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå………………………….…………. ≥1 · 10¹¹ Îì.

3.1.9 Ðàçðàáîòêà ôèëüòðà íèæíèõ ÷àñòîò

Ðèñóíîê 3.9 - Ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò

Ê544ÓÄ2 À

Ôèëüòð íèæíèõ ÷àñòîò ïðåäíàçíà÷åí äëÿ âûäåëåíèÿ èç âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ Ô× ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ. Ìàêñèìàëüíîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå óñèëèòåëÿ íàõîäèòñÿ íà óðîâíå 20.6ìÂ. Ïîñëå ÔÍ× ñðåäíåå çíà÷åíèå áóäåò ðàâíî:

 Uo=2×Um/ð=13.12mB (3.39)

×àñòîòà ìèíèìàëüíîé ãàðìîíèêè â âûõîäíîì ñèãíàëå ÔÍ× áóäåò ðàâíà 2w, ãäå w - ÷àñòîòà âîçáóæäåíèÿ äàò÷èêà.

Òàêèì îáðàçîì ÔÍ× äîëæåí îñëàáèòü íàïðÿæåíèå ñ ÷àñòîòîé 2w â çàäàííîå ÷èñëî ðàç. Êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ âû÷èñëÿåòñÿ èñõîäÿ èç òî÷íîñòè ñõåìû è óñëîâèé áûñòðîäåéñòâèÿ. Îñòàâøèåñÿ ïóëüñàöèè ïîñëå ôèëüòðà äîëæíû áûòü ìåíüøå îñíîâíîé ïîãðåøíîñòè èçìåðèòåëüíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Íàïðèìåð, åñëè çàäàíà îñíîâíàÿ ïîãðåøíîñòü:

òî ïóëüñàöèè äîëæíû áûòü íà óðîâíå (5÷10)ðàç ìåíüøå, ò.å 2×10^-3. Òàêèì îáðàçîì êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ôèëüòðà íàèìåíüøåé ÷àñòîòû äîëæåí áûòü ðàâåí:

 (3.40)

Äëÿ óïðàâëåíèÿ âîçüìåì ñõåìó ôèëüòðà, ñîñòîÿùóþ èç ïàññèâíûõ R - C çâåíüåâ. Âûáåðåì òðåõçâåííûé ôèëüòð. Åãî ñõåìà ïðèâåäåíà íà ðèñóíêå 3.8. Ïðèáëèæåííî äëÿ òðåõçâåííîãî ôèëüòðà êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ìîæíî îöåíèòü ïî ôîðìóëå:

 (3.41)

Îòñþäà:

 (3.42)

 (3.43)

Âûáèðàåì çíà÷åíèå åìêîñòè Ñ=10^-6 Ô=1ìêÔ, òîãäà çíà÷åíèå ðåçèñòîðà=13êÎì.

Âûáèðàåì êîíäåíñàòîðû [7]:

Ñ4 - Ê73 - 17 - 63Â - 1.0 ìêÔ ±10%

Ñ5 - Ê73 - 17 - 63Â - 1.0 ìêÔ ±10%

Ñ6 - Ê73 - 17 - 63Â - 1.0 ìêÔ ±10%.

Âûáèðàåì [6] ìåòàëëîäèýëåêòðè÷åñêèå ðåçèñòîðû îáùåãî ïðèìåíåíèÿ :

R15 - C2-33 - 0.125Âò - 13 êÎì ±5% - Ã

R16 - C2-33 - 0.125Âò - 13 êÎì ±5% - Ã

R17 - C2-33 - 0.125Âò - 13 êÎì ±5% - Ã.

Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ õîëîñòîãî õîäà íà âûõîäå ôèëüòðà èñïîëüçóåì óñèëèòåëü íà DA ñ ïîñëåäîâàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçüþ, ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ:

 (3.44)

Rý=R15+R16+R17=39 êÎì;

R18 - C2-33 - 0.125Âò - 39.2 êÎì ±5%-Ã;

3.2 Ðàçðàáîòêà öèôðîâîé ñõåìû

.2.1 Ðàçðàáîòêà ìîäóëÿ ÀÖÏ

ÀÖÏ ñîïðÿãàåò àíàëîãîâóþ ÷àñòü ñõåìû èçìåðèòåëüíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñ öèôðîâîé ÷àñòüþ. Âûõîäíîé âåëè÷èíîé ÀÖÏ ÿâëÿåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíûé àìïëèòóäå âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ äâîè÷íûé êîä.

Ìèêðîñõåìó ÀÖÏ âûáåðåì ïî íåîáõîäèìîìó ÷èñëó ðàçðÿäîâ:

, (3.45)

ãäå ä=2% - çàäàííàÿ ïîãðåøíîñòü, òîãäà:

 (3.46)

Ðèñóíîê 3.10- Ñõåìà ìîäóëÿ ÀÖÏ

Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîé òî÷íîñòè äîñòàòî÷íî 8-ðàçðÿäíîãî ÀÖÏ. Ïî ñïðàâî÷íèêó âûáèðàåì ìèêðîñõåìó ÀÖÏ - Ê572ÏÂ1. Ìèêðîñõåìà ÀÖÏ âûïîëíÿåò ôóíêöèè ÀÖÏ ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðèáëèæåíèÿ ñ âûâîäîì ïàðàëëåëüíîãî äâîè÷íîãî êîäà ÷åðåç âûõîäíûå êàñêàäû ñ òðåìÿ ñîñòîÿíèÿìè, îäíàêî ñóùåñòâóåò âîçìîæíîñòü ïðîèçâîëüíîãî óìåíüøåíèÿ ÷èñëà ðàçðÿäîâ è âûâîäà äàííûõ â ïîñëåäîâàòåëüíîì êîäå.

Ðàçðÿäû D0-D7 âûõîäíîãî êîäà ÀÖÏ ïîäàþòñÿ íà âõîäû áóôåðíîãî ðåãèñòðà DD2, à äâà ñòàðøèõ ðàçðÿäà D8, D9 - íà âõîäû ðåãèñòðà DD3.

Óïðàâëåíèå âûõîäíûìè áóôåðàìè ðåãèñòðîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ îò ëèíèé Ð3.0 è Ð3.1. Ïðè Ð3.0=1, Ð3.1=1 âûõîäû ðåãèñòðîâ DD2, DD3 íàõîäÿòñÿ â z-ñîñòîÿíèè è îíè îòêëþ÷åíû îò âûâîäîâ ïîðòà Ð0. Çàïóñê ÀÖÏ âûïîëíÿåòñÿ ñèãíàëîì îò ëèíèè Ð1.5.

Ðèñóíîê 3.11- Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÁÈÑ Ê572ÏÂ1

Ðèñóíîê 3.12- Öîêîëåâêà Ê 572 ÏÂ1

- (DI) - ïîñëåäîâàòåëüíûé ââîä;

- (ÍÅ) - âõîä óïðàâëåíèÿ ñòàðøèì áàéòîì êîäà;

- () - íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ;

-15 - öèôðîâîé ââîä-âûâîä, ïðè÷åì 4- (ÑÇÐ) - ñòàðøèé çíà÷àùèé ðàçðÿä, à 15- (ÌÇÐ) - ìëàäøèé çíà÷àùèé ðàçðÿä;

- (LE) - âõîä óïðàâëåíèÿ ìëàäøèì áàéòîì êîäà;

- (V) - âõîä óïðàâëåíèÿ ðåæèìîì;

- (ZO)- âûõîä "Öèêë";

- (CI) - âõîä ñðàâíåíèÿ;

- () - íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ ;

- (CLK) - âõîä òàêòîâûõ èìïóëüñîâ;

- (DR) - âûõîä "Êîíåö ïðåîáðàçîâàíèÿ";

- (ST) - âõîä "Çàïóñê";

- (ZI) - âõîä "Öèêë";

- (RE) - âõîä ñòðîáèðîâàíèÿ ÖÀÏ;

- (GD) - öèôðîâàÿ îáùàÿ øèíà (öèôðîâàÿ çåìëÿ);

- (Re) - êîíå÷íûé âûâîä ìàòðèöû R-2R;

- () - îáùèé âûâîä ðåçèñòîðîâ R/4 è R/2;

- (R/4) - âûâîä ðåçèñòîðà R/4;

- (R/2) - âûâîä ðåçèñòîðà R/2;

- () - îïîðíîå íàïðÿæåíèå;

- (R) - àíàëîãîâûé âõîä 1;

- (2R) - àíàëîãîâûé âõîä 2;

- () - îáùèé âûâîä ðåçèñòîðîâ àíàëîãîâûõ âõîäîâ 1 è 2;

- (I1) - àíàëîãîâûé âûõîä 1;

- (I2) - àíàëîãîâûé âûõîä 2;

- (GA) - àíàëîãîâàÿ îáùàÿ øèíà (àíàëîãîâàÿ çåìëÿ);

-21, 33-39- íåçàäåéñòâîâàííûå âõîäû.

Îñíîâíûå ýëåêòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû:

Ïðåîáðàçîâàòåëü ðàáîòàåò îò äâóõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ,íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå êîòîðûõ:

……………………………………...……………………………5Â;

…………………………………………………………………..15Â;

Òîê ïîòðåáëåíèÿ, íå áîëåå:

îò èñòî÷íèêà …………………………………………………3 mA;

îò èñòî÷íèêà  ………………………………………………...5 mA;

Íåëèíåéíîñòü    …………………………..……………±2 åä. ÌÇÐ;

Äèôôåðåíöèàëüíàÿ íåëèíåéíîñòü ……………………±4 åä. ÌÇÐ;

Ïîãðåøíîñòü ïîëíîé øêàëû..………………………………±4 åä. ÌÇÐ;

Âðåìÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ, òèïîâîå………………………………….110 ìêñ;

Òàêòîâàÿ ÷àñòîòà, íå áîëåå………………………………………..250 êÃö;

Âûõîäíîé òîê ïî àíàëîãîâîìó âûõîäó……………………………..1 mA;

Îïîðíîå íàïðÿæåíèå……………………………………………..±15Â;

Âõîäíîå íàïðÿæåíèå âûñîêîãî óðîâíÿ………………………...10-17Â;

Âõîäíîå íàïðÿæåíèå íèçêîãî óðîâíÿ………………………......0-0,4Â;

Íàïðÿæåíèå âûñîêîãî óðîâíÿ íà âõîäå ñðàâíåíèÿ è âõîäå Öèêë…...10-17Â;

Âûõîäíîé òîê âûñîêîãî óðîâíÿ …………………………………0,4-1ìÀ;

Âûõîäíîé òîê íèçêîãî óðîâíÿ………………………………..….0,4-3ìÀ.

ÀÖÏ Ê572ÏÂ1 èìååò âûõîäíûå êàñêàäû ñ òðåìÿ ñîñòîÿíèÿìè, áëàãîäàðÿ ÷åìó ìîæåò âûäàâàòü èíôîðìàöèþ íà øèíó äàííûõ ìèêðîïðîöåññîðíîé ñèñòåìû. ÀÖÏ èìååò äâóíàïðàâëåííûé êîäîâûé êàíàë. Ïåðåêëþ÷åíèå êîäîâîãî êàíàëà íà ââîä èëè âûâîä ïðîèçâîäèòñÿ ñèãíàëîì, ïîäàâàåìûì íà âõîä V (óïðàâëåíèå ðåæèìîì): åñëè V=0, òî îñóùåñòâëÿåòñÿ âûâîä êîäà, åñëè V=1, òî ââîä. Ïåðåâîä êîäîâîãî êàíàëà â Z-ñîñòîÿíèå ïðîèçâîäèòñÿ ïîäà÷åé ñèãíàëà ëîãè÷åñêîãî 0 íà âõîäû LE (óïðàâëåíèå âîñåìüþ ìëàäøèìè ðàçðÿäàìè êàíàëà D0-D7) è HE (óïðàâëåíèå ñòàðøèìè ÷åòûðüìÿ ðàçðÿäàìè êàíàëà D8-D11). Áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ ýòèõ âõîäîâ èíôîðìàöèÿ ñ ÀÖÏ ìîæåò âûâîäèòüñÿ ïîáàéòíî íà øèíó äàííûõ ìèêðîïðîöåññîðíîé ñèñòåìû.

Êàê âèäíî èç ðèñóíêà 3.9, äëÿ ïîñòðîåíèÿ ÀÖÏ ìèêðîñõåìó Ê572ÏÂ1 (DA1) íóæíî äîïîëíèòü âíåøíèì èñòî÷íèêîì îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ (ÈÎÍ) , îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì (ÎÓ) DA2 è êîìïàðàòîðîì íàïðÿæåíèÿ (ÊÍ) DA3. ÎÓ (DA2) èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ â íàïðÿæåíèå âûõîäíîãî òîêà I1 âíóòðåííåãî ÖÀÏ ìèêðîñõåìû è îáåñïå÷èâàåò ìàêñèìàëüíóþ òî÷íîñòü è ñòàáèëüíîñòü ñòàòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ. Âûõîä äîïîëíÿþùåãî òîêà I2 è âûâîä ïîñëåäíåãî ðåçèñòîðà (âûâîä I3) ÖÀÏ ñîåäèíÿþòñÿ ñ îáùèì ïðîâîäîì.  êà÷åñòâå ðåçèñòîðà îáðàòíîé ñâÿçè óñèëèòåëÿ DA2 èñïîëüçóåòñÿ îäèí èç ðåçèñòîðîâ, âõîäÿùèõ â ìèêðîñõåìó.  ðàñïîðÿæåíèè ïîëüçîâàòåëÿ èìåþòñÿ 4 òàêèõ ðåçèñòîðà, ñîïðîòèâëåíèÿ êîòîðûõ ñîîòíîñÿòñÿ ïî äâîè÷íîìó çàêîíó: 2R, R, R/2, R/4 (R»10 êÎì).

Êîìïàðàòîð íàïðÿæåíèÿ DA3 ñðàâíèâàåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÖÀÏ, ñíèìàåìîå ñ âûõîäà DA2, ñ ïðåîáðàçóåìûì íàïðÿæåíèåì . Ðåçóëüòàò ñðàâíåíèÿ ïîäàåòñÿ íà âõîä CI (ñðàâíåíèå) ÀÖÏ è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ âíóòðåííèì ðåãèñòðîì ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðèáëèæåíèÿ.

Ïðè âêëþ÷åíèè ÀÖÏ ïî ñõåìå ðèñóíêà 3.9 îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå íàïðÿæåíèÿ  îò 0 äî . Åñëè æå â îáðàòíóþ ñâÿçü óñèëèòåëÿ DA2 âìåñòî ñîïðîòèâëåíèÿ R âêëþ÷èòü ñîïðîòèâëåíèå 2R èëè R/2, òî ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå  ñòàíåò ðàâíûì  èëè . Îïîðíîå íàïðÿæåíèå â ýòîì ïðåîáðàçîâàòåëå ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â ïðåäåëàõ îò -15 äî 15Â.

Ðèñóíîê 3.13- Òèïîâàÿ ñõåìà âêëþ÷åíèÿ ìèêðîñõåìû Ê572ÏÂ1 â ðåæèìå

ÀÖÏ ñ îïåðàöèîííûì óñèëèòåëåì è êîìïàðàòîðîì íàïðÿæåíèÿ

Îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü Ê574ÓÄ1 èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ â íàïðÿæåíèå âûõîäíîãî òîêà I1 âíóòðåííåãî ÖÀÏ ìèêðîñõåìû è îáåñïå÷èâàåò ìàêñèìàëüíóþ òî÷íîñòü è ñòàáèëüíîñòü ñòàòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïðåîáðàçîâàíèÿ.

Vuâûõ.................................................................................50Â/ìêñ;

Uèï(+/-Uèï)......................................................... +/-8... +/-16,5Â;

Uñì.........................................................................................20ìÂ;

Iâõ.......................................................................................0,05 íÀ;

Êó.............................................................................................96äÁ;

Ðïîò.......................................................................................60ìÂò;

Râõ............................................................................100 000 ÌOì;

fïð.......................................................................................10 ÌÃö;

Ðèñóíîê 3.14- Óñëîâíîå ãðàôè÷åñêîå îáîçíà÷åíèå Ê574 ÓÄ1À.

Êîìïàðàòîð íàïðÿæåíèÿ Ê521ÑÀ3

ñðàâíèâàåò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÖÀÏ, ñíèìàåìîå ñ âûõîäà îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ Ê574ÓÄ1, ñ ïðåîáðàçóåìûì íàïðÿæåíèåì . Ðåçóëüòàò ñðàâíåíèÿ ïîäàåòñÿ íà âõîä CI (ñðàâíåíèå) ÀÖÏ è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ âíóòðåííèì ðåãèñòðîì ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðèáëèæåíèÿ.

Uè.ï, Uè.ï 2=+/-15B

Uñì=3ìÂ

Iâõ=100íÀ

Ðèñóíîê 3.15- Óñëîâíîå ãðàôè÷åñêîå îáîçíà÷åíèå Ê521ÑÀ3À.

Îïîðíîå íàïðÿæåíèå  äîëæíî èìåòü ïîëÿðíîñòü, ïðîòèâîïîëîæíóþ ïîëÿðíîñòè ïðåîáðàçóåìîãî íàïðÿæåíèÿ . Îïèñàííûå ñõåìû ÀÖÏ ïðåäïîëàãàþò îòðèöàòåëüíîå îïîðíîå íàïðÿæåíèå . Ïðè ïîëîæèòåëüíîì  âõîäû êîìïàðàòîðà ñëåäóåò ïîìåíÿòü ìåñòàìè.

Ðàáîòà ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñèíõðîíèçèðóåòñÿ òàêòîâûìè èìïóëüñàìè, ïîäàâàåìûìè íà âõîä CLK. ×àñòîòà èìïóëüñîâ íå äîëæíà áûòü áîëåå 250 êÃö.

Çàïóñê ÀÖÏ ïðîèçâîäèòñÿ ïîëîæèòåëüíûì èìïóëüñîì, ïîäàâàåìûì íà âõîä ST. Âåñü öèêë ïðåîáðàçîâàíèÿ äëèòñÿ 28 ïåðèîäîâ òàêòîâûõ èìïóëüñîâ: 2 ïåðèîäà - ñáðîñ, 24 ïåðèîäà - ðåàëèçàöèÿ ïðîãðàììû ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðèáëèæåíèÿ è 2 ïåðèîäà - ôîðìèðîâàíèå ïîëîæèòåëüíîãî èìïóëüñà íà âûõîäå DR (ãîòîâíîñòü äàííûõ). Ïî ýòîìó ñèãíàëó ïðîèñõîäèò ñ÷èòûâàíèå öèôðîâîé èíôîðìàöèè.

Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñõåìû 10-ðàçðÿäíîãî ÀÖÏ , íåîáõîäèìî ïîäàòü íà âõîä 27 ïîâòîðíûé ñèãíàë Çàïóñê ïî îêîí÷àíèè 11ãî òàêòà. Ñîåäèíåíèå âûâîäîâ 22 è 28 ïåðåâîäèò ñõåìó èç ñèíõðîííîãî ðåæèìà ðàáîòû â öèêëè÷åñêèé , ïðè ýòîì íà âõîä 27 ïîäà¸òñÿ ëîãè÷åñêèé íîëü.

Ðàññ÷èòàåì ñõåìó ãåíåðàòîðà èìïóëüñîâ ñ ÷àñòîòîé ïîâòîðåíèÿ 50 êÃö ñ íåñòàáèëüíîñòüþ:

 (3.47)

Ðàçðàáàòûâàåì ñõåìó íà ÊÌÎÏ-ìèêðîñõåìàõ:

Ðèñóíîê 3.16- Ãåíåðàòîð èìïóëüñîâ

Ñõåìà îñíîâàíà íà øèðîêî ðàñïðîñòðàíåííîì ãåíåðàòîðå íà 3-õ èíâåðòîðàõ.  êà÷åñòâå âðåìÿçàäàþùèõ ýëåìåíòîâ èñïîëüçóþòñÿ ðåçèñòîð è êîíäåíñàòîð [4]:

R: ÌËÒ-0,125- 47êÎì ± 5%

Êîíäåíñàòîð Ñ ðàññ÷èòàåì êàê:

 (3.48)

Âûáèðàåì Ñ = 5,11 ìêÔ [4]: Ê 73 - 17- 5,11 ìêÔ ± 5%

Íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñåðèè 561 â ãåíåðàòîðå îáóñëîâëåíà íåîáõîäèìîñòüþ ïîäêëþ÷åíèÿ ê âûõîäó ãåíåðàòîðà áîëüøîãî ÷èñëà âõîäîâ ìèêðîñõåì, à ìèêðîñõåìû 561-é ñåðèè îáëàäàþò äîñòàòî÷íîé äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â äàííîé ðàáîòå íàãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòüþ.

Ðèñóíîê 3.17- Øåñòü ëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ÍÅ ñ áóôåðíûì âûõîäîì.

Ðåãèñòð DD4(ÊÐ1533ÈÐÇÇ) ñîõðàíÿåò äàííûå ÀÖÏ íà âðåìÿ ìåæäó ïîñòóïëåíèåì â ÌÊ ñèãíàëà ãîòîâíîñòè äàííûõ è ìîìåíòîì èõ ïðî÷òåíèÿ. Ñ÷èòûâàíèå äàííûõ èç ðåãèñòðà àíàëîãè÷íî ñ÷èòûâàíèþ èç âíåøíåé ïàìÿòè äàííûõ. Äëÿ äåøèôðàöèè âíåøíèõ óñòðîéñòâ èñïîëüçóþòñÿ âûâîäû ïîðòà P1.1 Òàê, ïðî÷èòàòü äàííûå ñ ÀÖÏ ìîæíî òîëüêî ïðè íàëè÷èè íà âûâîäå Ð1.1 ÌÊ âûñîêîãî óðîâíÿ.

Òàáëèöà 3. 2-Ïàðàìåòðû ÒÒË ìèêðîñõåì ñåðèè ÊÐ1533

.2.2 Ðàçðàáîòêà ìîäóëÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà

AT89S8252 - ýòî âûñîêîñêîðîñòíîé 8-ðàçðÿäíûé ÊÌÎÏ ìèêðîêîíòðîëëåð, cñîâìåñòèìûé ñ èçäåëèÿìè MCS-51^TM,ñ íèçêèì ïîòðåáëåíèåì, ñîäåðæèò:

·   8 Êáàéò ôëýø-ïàìÿòè êîìàíä ñ âîçìîæíîñòüþ ïåðåïðîãðàììèðîâàíèÿ íåïîñðåäñòâåííî âíóòðè ñèñòåìû

·   SPI ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ äëÿ çàãðóçêè ïðîãðàìì

·   Êîëè÷åñòâî öèêëîâ çàïèñè/ñòèðàíèÿ: 1000

·   2 Êáàéò ÝÑÏÏÇÓ

·   Êîëè÷åñòâî öèêëîâ çàïèñè/ñòèðàíèÿ: 100000

·   Äèàïàçîí íàïðÿæåíèé ïèòàíèÿ îò 4,0 Â äî 6,0 Â

·   Ïîëíîñòüþ ñòàòè÷åñêàÿ ëîãèêà: îò 0 Ãö äî 24 ÌÃö

·   Òðåõóðîâíåâàÿ çàùèòà ïàìÿòè ïðîãðàìì

·   256õ8 áèò âíóòðåííåãî ÎÇÓ

·   32 ïðîãðàììèðóåìûõ ëèíèè ââîäà/âûâîäà

·   Òðè 16-ðàçðÿäíûõ òàéìåðà/ñ÷åò÷èêà

·   Äåâÿòü èñòî÷íèêîâ ïðåðûâàíèé

·   Ïðîãðàììèðóåìûé ÓÀÏÏ

·   SPI ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ

·   Ýíåðãîñáåðåãàþùèå "ñïÿùèé" ðåæèì è ðåæèì îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ

·   Âûõîä èç ðåæèìà îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ ïî ñèãíàëó ïðåðûâàíèÿ

·   Ïðîãðàììèðóåìûé ñòîðîæåâîé òàéìåð

·   Äâîéíîé óêàçàòåëü äàííûõ

·   Ôëàã îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ

Ìèêðîñõåìà ïðîèçâîäèòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì âûñîêîïëîòíîé òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòè ôèðìû Atmel. Ñîâìåñòèìà ñ ïðîìûøëåííûì ñòàíäàðòîì 80Ñ51 ïî íàáîðó âûïîëíÿåìûõ êîìàíä è ðàñïîëîæåíèþ âûâîäîâ. Âñòðîåííóþ ôëýø-ïàìÿòü ïðîãðàìì ìîæíî ïðîãðàììèðîâàòü êàê íåïîñðåäñòâåííî âíóòðè ñèñòåìû ÷åðåç ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ SPI, òàê è ñ ïîìîùüþ îáû÷íîãî ïðîãðàììàòîðà ìèêðîñõåì ïàìÿòè. Âñëåäñòâèå îáúåäèíåíèÿ íà îäíîì êðèñòàëëå óíèâåðñàëüíîãî 8-ðàçðÿäíîãî ïðîöåññîðà è ôëýø-ïàìÿòè ïðîãðàìì AT89S8252 ÿâëÿåòñÿ ìîùíûì ìèêðîêîìïüþòåðîì, êîòîðûé ïðåäëàãàåò î÷åíü ãèáêèå è ýôôåêòèâíûå ïî ñòîèìîñòè ðåøåíèÿ äëÿ áîëüøèíñòâà âñòðàèâàåìûõ óïðàâëÿþùèõ ñèñòåì.S8252 îáëàäàåò ñëåäóþùèì ñòàíäàðòíûì íàáîðîì óñòðîéñòâ: 8 Êáàéò ôëýø-ïàìÿòè ïðîãðàìì, 2 Êáàéò ÝÑÏÏÇÓ (ïàìÿòü äàííûõ òîëüêî äëÿ ÷òåíèÿ), 256 áàéò ÎÇÓ, 32 ëèíèè ââîäà/âûâîäà, ïðîãðàììèðóåìûé ñòîðîæåâîé òàéìåð, äâà óêàçàòåëÿ äàííûõ, òðè 16-ðàçðÿäíûõ òàéìåðà/ñ÷åò÷èêà, øåñòèâåêòîðíàÿ äâóõóðîâíåâàÿ ñèñòåìà ïðåðûâàíèé, ïîñëåäîâàòåëüíûé äóïëåêñíûé ïîðò, âñòðîåííûé ãåíåðàòîð òàêòîâûõ èìïóëüñîâ. Äîïîëíèòåëüíî: AT89S8252 ðàçðàáîòàí ñ èñïîëüçîâàíèåì ñòàòè÷åñêîé ëîãèêè, ÷òî ïîçâîëÿåò ìèêðîñõåìå ðàáîòàòü íà ÷àñòîòàõ âïëîòü äî 0 Ãö è ïîääåðæèâàòü äâà ïðîãðàììíî ïåðåêëþ÷àåìûõ ýíåðãîñáåðåãàþùèõ ðåæèìà.  "ñïÿùåì" ðåæèìå ïðîöåññîð îñòàíàâëèâàåòñÿ, îäíàêî ÎÇÓ, òàéìåðû/ñ÷åò÷èêè, ïîñëåäîâàòåëüíûé ïîðò è ñèñòåìà ïðåðûâàíèé ïðîäîëæàþò ôóíêöèîíèðîâàòü.  ðåæèìå îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ ñîõðàíÿåòñÿ ñîäåðæèìîå ÎÇÓ, îäíàêî îñòàíàâëèâàåòñÿ òàêòîâûé ãåíåðàòîð, îòêëþ÷àþòñÿ âñå ôóíêöèè ìèêðîñõåìû äî òåõ ïîð, ïîêà íå ïðîèçîéäåò ïðåðûâàíèå èëè àïïàðàòíûé ñáðîñ.

Ñîäåðæèìîå ôëýø-ïàìÿòè ïðîãðàìì ìîæíî èçìåíÿòü ïî îäíîìó áàéòó ÷åðåç ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ SPI. Óäåðæàíèå âûâîäà RESET â àêòèâíîì ñîñòîÿíèè ïåðåâîäèò øèíó SPI â ðåæèì ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ è ïðåäîñòàâëÿåò âîçìîæíîñòü çàïèñûâàòü èëè ñ÷èòûâàòü ïàìÿòü ïðîãðàìì, åñëè âòîðîé áèò çàùèòû íå áóäåò óñòàíîâëåí.

Ðèñóíîê 3.18 - Öîêîë¸âêà AT89S8252.

Ðèñóíîê 3.19-Âíóòðåííåå óñòðîéñòâî AT89S8252.

Íàçíà÷åíèå âûâîäîâ:

Vcc - íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ- îáùèé âûâîä (çåìëÿ)

Ð0 - 8-ðàçðÿäíûé äâóíàïðàâëåííûé ïîðò ââîäà/âûâîäà ñ îòêðûòûì ñòîêîì.  êà÷åñòâå ïîðòà âûâîäà îí ìîæåò ïîòðåáëÿòü òîê îò 8 ÒÒËØ íàãðóçîê. Åñëè íà åãî âûâîäàõ óñòàíîâèòü åäèíèöû, òî åãî ìîæíî èñïîëüçîâàòü êàê âûñîêîîìíûé ïîðò ââîäà.Ð0 òàêæå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ âûâîäà +ìëàäøåãî áàéòà ìóëüòèïëåêñèðîâàííîé øèíû àäðåñà/äàííûõ ïðè îáðàùåíèÿõ ê âíåøíåé ïàìÿòè ïðîãðàìì è äàííûõ.  ýòîì ñëó÷àå, âûâîäû ïîðòà ïîäêëþ÷åíû ÷åðåç "ïîäòÿãèâàþùèå" ðåçèñòîðû ê øèíå ïèòàíèÿ.

Ð1 - 8-ðàçðÿäíûé äâóíàïðàâëåííûé ïîðò ââîäà/âûâîäà ñî âñòðîåííûìè "ïîäòÿãèâàþùèìè" ðåçèñòîðàìè. Âûõîäíûå áóôåðû ïîðòà ìîæíî íàãðóæàòü íà 4 ÒÒËØ âõîäà. Êîãäà â ïîðò çàïèñàíû åäèíèöû, òî åãî âûâîäû èç-çà âñòðîåííûõ "ïîäòÿãèâàþùèõ" ðåçèñòîðîâ óñòàíîâëåíû â âûñîêèé óðîâåíü è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ââîäà.  ýòîì ñëó÷àå ñ âûâîäîâ ïîðòà, âíåøíå óñòàíîâëåííûõ â íèçêèé óðîâåíü, ñòåêàåò òîê I_IL.

Íåêîòîðûå âûâîäû ïîðòà Ð1 èìåþò äîïîëíèòåëüíûå ôóíêöèè. Ð1.4, Ð1.5, Ð1.6 è Ð1.7 ìîãóò èñïîëüçîâàíû êàê âûâîäû ñèãíàëîâ èíòåðôåéñà SPI: âûáîð âåäîìîãî, ïðèåì/ïåðåäà÷à äàííûõ è òàêòîâûé ñèãíàë ñäâèãà ïðè ïðèåìå/ïåðåäà÷å.

Íèæå ïðèâåäåíà òàáëèöà â êîòîðîé îïèñûâàþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå ôóíêöèè âûâîäîâ ïîðòà Ð1.

Òàáëèöà 3.3- Àëüòåðíàòèâíûå ôóíêöèè ïîðòà Ð1.

Ïîðò Ð1 òàêæå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïðèåìà ìëàäøåãî áàéòà àäðåñà ïðè ïðîãðàììèðîâàíèè è ïðîâåðêå ïàìÿòè ïðîãðàìì.

Ð2 - 8-ðàçðÿäíûé äâóíàïðàâëåííûé ïîðò ââîäà/âûâîäà ñ âñòðîåííûìè "ïîäòÿãèâàþùèìè" ðåçèñòîðàìè. Âûõîäíûå áóôåðû ïîðòà ìîæíî íàãðóæàòü íà 4 ÒÒËØ âõîäà. Êîäà â ïîðò çàïèñàíû åäèíèöû, òî åãî âûâîäû èç-çà âñòðîåííûõ ïîäòÿãèâàþùèõ ðåçèñòîðîâ óñòàíîâëåíû â âûñîêèé óðîâåíü è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ââîäà.  ýòîì ñëó÷àå ñ âûâîäîâ ïîðòà, âíåøíå óñòàíîâëåííûõ â íèçêèé óðîâåíü, ñòåêàåò òîê I_IL.

Ïîðò Ð2 òàêæå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïðèåìà ñòàðøèõ áèò àäðåñà è íåêîòîðûõ óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ ïðè ïðîãðàììèðîâàíèè è ïðîâåðêå ôëýø-ïàìÿòè ïðîãðàìì.

Ð3 - âîñüìèðàçðÿäíûé äâóíàïðàâëåííûé ïîðò ââîäà/âûâîäà ñî âñòðîåííûìè "ïîäòÿãèâàþùèìè" ðåçèñòîðàìè. Âûõîäíûå áóôåðû ïîðòà ìîæíî íàãðóæàòü íà 4 ÒÒËØ âõîäà. Êîãäà â ïîðò çàïèñàíû åäèíèöû, òî åãî âûâîäû èç-çà "ïîäòÿãèâàþùèõ" ðåçèñòîðîâ óñòàíîâëåíû â âûñîêèé óðîâåíü è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ââîäà.  ýòîì ñëó÷àå ñ âûâîäîâ ïîðòà, âíåøíå óñòàíîâëåííûõ â íèçêèé óðîâåíü, ñòåêàåò òîê I_IL.

Ïîðò Ð3 ñëóæèò òàêæå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàçëè÷íûõ ñïåöèàëüíûõ ôóíêöèé AT89S8252. Íèæå ïðèâåäåíà òàáëèöà, â êîòîðîé óêàçàíû àëüòåðíàòèâíûå ôóíêöèè âûâîäîâ ïîðòà.

Êðîìå âûøåïåðå÷èñëåííîãî, ïîðò Ð3 èñïîëüçóåòñÿ òàêæå äëÿ ïðèåìà íåêîòîðûõ óïðàâëÿþùèõ ñèãíàëîâ ïðè ïðîãðàììèðîâàíèè è ïðîâåðêå ôëýø-ïàìÿòè ïðîãðàìì.

Òàáëèöà 3. 4- Àëüòåðíàòèâíûå ôóíêöèè ïîðòà Ð3

RST-âõîä ñáðîñà. Âûñîêèé óðîâåíü íà ýòîì âûâîäå â òå÷åíèè 2õ ìàøèííûõ öèêëîâ ïðè ðàáîòàþùåì òàêòîâîì ãåíåðàòîðå ñáðàñûâàåò ìèêðîêîíòðîëëåð.

ALE/-ñèãíàë äåéñòâèòåëüíîñòè àäðåñà - èìïóëüñ, êîòîðûé âûäàåòñÿ äëÿ çàùåëêèâàíèÿ ìëàäøåãî áàéòà àäðåñà ïðè îáðàùåíèÿõ ê âíåøíåé ïàìÿòè. Ýòîò âûâîä òàêæå èñïîëüçóåòñÿ êàê âõîä äëÿ èìïóëüñà ðàçðåøåíèÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ ôëýø-ïàìÿòè ().

Ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå íà äàííîì âûâîäå ïðèñóòñòâóåò íåèçìåííàÿ ÷àñòîòà ðàâíàÿ 1/6 îò ÷àñòîòû òàêòîâîãî ãåíåðàòîðà, êîòîðàÿ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ñèíõðîíèçàöèè âíåøíèõ óñòðîéñòâ. Îäíàêî ïðè îáðàùåíèÿõ ê âíåøíåé ïàìÿòè äàííûõ îäèí èìïóëüñ íà âûâîäå ALE ïðîïóñêàåòñÿ.

Ïðè æåëàíèè ìîæíî çàïðåòèòü âûäà÷ó ñèãíàëîâ íà âûâîä ALE ïóòåì óñòàíîâêè áèòà 0 â ÐÑÔ ñ àäðåñîì 8ÅÍ. Êîãäà áèò óñòàíîâëåí, ñèãíàëû íà âûâîäå ALE ïðèñóòñòâóþò òîëüêî â òå÷åíèå êîìàíä MOVX è MOVC. Èíà÷å âûâîä óñòàíîâëåí â âûñîêèé óðîâåíü. Îäíàêî, óñòàíîâêà áèòà çàïðåùàþùåãî âûäà÷ó ñèãíàëîâ íà âûâîä ALE íå áóäåò èìåòü íèêàêîãî ýôôåêòà, åñëè ìèêðîêîíòðîëëåð ðàáîòàåò â ðåæèìå ñ âíåøíåé ïàìÿòüþ êîìàíä.

-ñèãíàë ðàçðåøåíèÿ ïàìÿòè êîìàíä - ñòðîá ÷òåíèÿ èç âíåøíåé ïàìÿòè êîìàíä.Êîãäà AT89S8252 ðàáîòàåò â ðåæèìå ñ âíåøíåé ïàìÿòüþ êîìàíä, ñèãíàë  àêòèâèçèðóåòñÿ äâàæäû â êàæäîì ìàøèííîì öèêëå, êðîìå ñëó÷àåâ îáðàùåíèÿ ê âíåøíåé ïàìÿòè äàííûõ, â òå÷åíèå êîòîðûõ îáà ñèãíàëà ïðîïóñêàþòñÿ.

/Vpp-ðàçðåøåíèå âíåøíåé ïàìÿòè êîìàíä. Ñèãíàë  íåîáõîäèìî ïîäêëþ÷èòü ê âûâîäó GND äëÿ òîãî, ÷òîáû ðàçðåøèòü ÎÝÂÌ ñ÷èòûâàòü êîìàíäû èç âíåøíåé ïàìÿòè ïðîãðàìì, èìåþùåé äèàïàçîí àäðåñîâ îò 0 äî FFFFH. Îäíàêî, åñëè áèò çàùèòû 1 çàïðîãðàììèðîâàí, òî âûâîä  âíóòðåííå óñòàíîâëåí íà ñáðîñ.

Äëÿ ðàáîòû ñ âíóòðåííåé ïàìÿòüþ ïðîãðàìì âûâîä  íåîáõîäèìî ïîäêëþ÷èòü ê âûâîäó Vcc. Ýòîò âûâîä òàêæå ïðèíèìàåò 12-âîëüòîâûé ñèãíàë ðàçðåøåíèÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ ôëýø-ïàìÿòè (Vpp), êîãäà âûáðàí ðåæèì 12-âîëüòîâîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ.

XTAL1-èíâåðñíûé âõîä óñèëèòåëÿ òàêòîâîãî ãåíåðàòîðà è âõîä âíóòðåííåé ñõåìû ñèíõðîíèçàöèè.

XTAL2-èíâåðñíûé âûõîä óñèëèòåëÿ òàêòîâîãî ãåíåðàòîðà.

Ðåãèñòðû ñïåöèàëüíûõ ôóíêöèé

Ðàñïîëîæåíèå ðåãèñòðîâ ñïåöèàëüíûõ ôóíêöèé (ÐÑÔ) âî âñòðîåííîé â ìèêðîêîíòðîëëåð îïåðàòèâíîé ïàìÿòè ïðåäñòàâëåíî â òàáë. 3.3

Òàáëèöà3.5- Ðàñïðåäåëåíèå ÐÑÔ â ïàìÿòè è èõ çíà÷åíèå ïîñëå ñèãíàëà ñáðîñà.

ÐÑÔ çàíèìàþò íå âñþ îáëàñòü ïàìÿòè ñ àäðåñîâ 80Í ïî FFÍ, è íåçàíÿòûå ÿ÷åéêè ïàìÿòè ìîãóò ôèçè÷åñêè îòñóòñòâîâàòü â ìèêðîñõåìå.

×òåíèå ïî òàêèì àäðåñàì â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ âîçâðàùàåò ñëó÷àéíîå çíà÷åíèå, à çàïèñü ìîæåò èìåòü íåïðåäñêàçóåìûé ðåçóëüòàò.

Äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî ïðèìåðà ïðîåêòèðîâàíèÿ ÌÊÑ, ñîãëàñíî èñõîäíûì äàííûì âûáèðàåì ñõåìó âêëþ÷åíèÿ ÌÊ ïî ðèñóíêó 3.20.

Flash Programming and Verification Characteristics - Parallel Mode= 0°C to 70°C, VCC = 5.0Â ± 10%Maximum Ratings*Temperature.................................. -55°C to +125°CTemperature..................................... -65°C to +150°Con Any PinRespect to Ground .....................................-1.0Â to +7.0ÂOperating Voltage ............................................ 6.6ÂOutput Current...................................................... 15.0 ìAvalues shown in this table are valid for TA = -40°C to 85°C and VCC = 5.0Â ± 20%, unless otherwise noted.

Ñ1, Ñ2 = 30ïÔ±10ïÔ äëÿ êâàðöåâîãî ðåçîíàòîðà;(÷àñòîòà ðåçîíàòîðà 3-24ÌÃö)

Âûáèðàåì òèïîíîìèíàëû:

C1, C2: Ê42-4 -160 Â - 33 ìêÔ  10%;

C3: Ê10-42 -50 Â - 10 ïÔ  10%;

C4: Ê42Ï-5 -40  - 0,1 ìêÔ  10%;-R9: ÌËÒ - 0.125 - 4,7 êÎì ±5%;

R1: ÌËÒ - 0.125 - 8,2 êÎì ±5%;

ZQ1: HC-49/U_180

Êâàðöåâûé ðåçîíàòîð ïîäêëþ÷¸í äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ãåíåðàöèè òàêòîâîé ÷àñòîòû â 22ÌÃö ê âûâîäàì ÕÒAL1è ÕÒAL2. Êîíäåíñàòîðû Ñ1,Ñ2 ñëóæàò äëÿ îáëåã÷åíèÿ çàïóñêà âíóòðåííåãî ãåíåðàòîðà. Íà âûâîä ÅÀ ïîäàí âûñîêèé óðîâåíü, ÷òî ðàçðåøàåò ðàáîòó âíóòðåííåé ïàìÿòè ïðîãðàìì. Êîíäåíñàòîð Ñ4 ñëóæèò äëÿ ôèëüòðàöèè âûñîêî÷àñòîòíûõ ïîìåõ, âîçíèêàþùèõ íà âûâîäàõ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðè ðàáîòå ìèêðîñõåìû. Ê ïîðòàì Ð0 ïðèñîåäèíåíû "ïîäòÿãèâàþùèå " ðåçèñòîðû. Ïîðòû Ð1, Ð2, Ð3 èìåþò âíóòðåííèå ïîäòÿãèâàþùèå ðåçèñòîðû.

3.2.3 Ðàçðàáîòêà ìîäóëÿ ïîñëåäîâàòåëüíîãî èíòåðôåéñà RS-232

Ðàçðàáàòûâàåìàÿ ìèêðîêîíòðîëëåðíàÿ ñèñòåìà äîëæíà èìåòü ñâÿçü ñ âíåøíèì óäàëåííûì êîìïüþòåðîì ÷åðåç ïîñëåäîâàòåëüíûé èíòåðôåéñ RS-232c. Ïî çàïðîñó âíåøíåãî êîìïüþòåðà ÌÊ äîëæåí ïåðåäàâàòü êîä ïåðåìåùåíèÿ ïëóíæåðà, ïîëó÷àåìûé ñ ïîìîùüþ ÀÖÏ. Îáû÷íî äëÿ ñâÿçè ÌÊÑ ñ âíåøíèì êîìïüþòåðîì èñïîëüçóþò ïðîãðàììíûé ìåòîä óïðàâëåíèÿ ïåðåäà÷åé, òàê êàê ýòî ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ÷èñëî ëèíèé ñâÿçè [1].  ýòîì ñëó÷àå èíòåðôåéñ äîëæåí îáåñïå÷èòü äâóñòîðîííþþ ïåðåäà÷ó, ò.å. îò êîìïüþòåðà ê ÌÊ (çàïðîñ) è îò ÌÊ ê êîìïüþòåðó (ïåðåäà÷à äàííûõ).

Ïðè ñîïðÿæåíèè ÌÊ ñî ñòàíäàðòíûì ïîñëåäîâàòåëüíûì èíòåðôåéñîì íåîáõîäèìî ðåøàòü ñëåäóþùèå ïðîáëåìû [1]:

·        ïîääåðæàíèå ñòàíäàðòíîé ñêîðîñòè ïðèåìî-ïåðåäà÷è;

·        ïîääåðæàíèå ñòàíäàðòíûõ ôîðìàòîâ ïîñûëêè;

·        ïîääåðæàíèå ñòàíäàðòíûõ ïðîòîêîëîâ îáìåíà

Íà ðèñ. 3.19 ïðèâåäåíà ñõåìà ñîïðÿæåíèÿ ÌÊ51 ñ èíòåðôåéñîì RS-232c. Ñîãëàñîâàíèå óðîâíåé âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìèêðîñõåìû DD1 ÊÐ559ÈÏ20 (ïðèåì) è ìèêðîñõåìû DD2 ÊÐ559ÈÏ19 (ïåðåäà÷à), ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííûõ äëÿ ýòîé öåëè. Ïðè ýòîì ïîòðåáóþòñÿ äîïîëíèòåëüíûå èñòî÷íèêè ýëåêòðîïèòàíèÿ íàïðÿæåíèåì +12 è -12 Â.  ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ ñòàíäàðòíûé ðàçúåì DB9S (ðîçåòêà). Ñèãíàëû RxD - ïðèíèìàåìûå äàííûå (îò êîìïüþòåðà), TxD - ïåðåäàâàåìûå äàííûå (â êîìïüþòåð).

Ðèñóíîê 3.21- Ñõåìà ñîïðÿæåíèÿ ÌÊ ñ èíòåðôåéñîì RS-232c

3.2.4Ìîäóëü êëàâèàòóðû è äèñïëåÿ

Äëÿ èíäèêàöèè óðîâíÿ è îáúåìà íåîáõîäèìî 4 èíäèêàòîðà. Èñïîëüçóåì âàêóóìíî-ëþìèíèñöåíòíûå èíäèêàòîðû.

Ðèñ 3.23 Ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ èíäèêàòîðîâ

Ðèñóíîê 3.26-Ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ èíäèêàòîðîâ

R42,R66: ÌËÒ- 0.125 - 62 êÎì ±5%;

R35-R41,R59-R65: ÌËÒ- 0.125 -62ê Îì ±5%;

HG1-HG4: ÈÁ3

VT5-VT40:ÊÒ203À

Áàéò âûáîðêè "áåãóùàÿ åäèíèöà" âûâîäèòñÿ â ðàçðÿäû Ð4-Ð7 ïîðòà Ð0.  ìîìåíò ïîÿâëåíèÿ ëîãè÷åñêîé åäèíèöû íà áàçå òðàíçèñòîðà îí îòêðûâàåòñÿ, ÷òî âëå÷åò çà ñîáîé çàæèãàíèå ñîîòâåòñòâóþùåãî èíäèêàòîðà.

Êëàâèàòóðà ñîñòîèò èç 4 êíîïîê: ñêîðîñòü ïîòîêà (ì/ñ), ðàñõîä (ì³/÷àñ), íàêîïëåííûé ðàñõîä (ì³), ìîòîðíîå âðåìÿ, ïðè íàæàòèè êîòîðûõ íà äèñïëåé âûâîäÿòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèå çíà÷åíèÿ, è çàãîðàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé ñâåòîäèîä.

Áóäåì èñïîëüçîâàòü ïåðåêëþ÷àòåëè ñ ôèêñàöèåé(Ñì. ðèñ. 3.24), êîòîðûå îñòàþòñÿ â íàæàòîì ñîñòîÿíèè (çàìêíóòû).

Ðèñóíîê 3.26-Ñõåìà ïåðåêëþ÷àòåëåé ñ ôèêñàöèåé.

R27-R29: ÌËÒ- 0.125 - 4,7ê Îì ±5%;

Ðèñóíîê 3.27 Ñõåìû ïîäêëþ÷åíèÿ ñâåòîäèîäîâ èíäèêàöèè

Äâîè÷íûé êîä èíäèöèðóåìîé öèôðû âûâîäèòñÿ â ðàçðÿäû Ð0-Ð3 ïîðòà Ð0 è ïîäàåòñÿ íà äåøèôðàòîð Ê514ÈÄ1. Ïîëó÷åííûé ñåìèñåãìåíòíûé êîä ïîñòóïàåò ïðÿìî íà ñîîòâåòñòâóþùèå ðàçðÿäû èíäèêàòîðà.

 (3.50)

R24-R26: ÌËÒ- 0.125 - 240Îì ±5%;

VD1-VD4: ÀË307ÁÌ

3.3 Ðàñ÷åò áëîêà ïèòàíèÿ

Äëÿ ïèòàíèÿ ñõåìû íåîáõîäèìû èñòî÷íèêè ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ íà ±15Â,

+5 Â. Îïðåäåëèì òîê ïîòðåáëåíèÿ äëÿ êàæäîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ:

Òàáëèöà 3.8-Òîê ïîòðåáëåíèÿ ñõåìû

Ðèñóíîê 3.29-Ñõåìû áëîêà ïèòàíèÿ

Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ ±15  áóäåì èñïîëüçîâàòü òðåõâûâîäíûå èíòåãðàëüíûå ñòàáèëèçàòîðû íàïðÿæåíèÿ: ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðíîñòè - ìèêðîñõåìà DA13 òèïà LM7815 è îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ - ìèêðîñõåìà DA14 òèïà LM7915. Ìèêðîñõåìû ðàññ÷èòàíû íà ìàêñèìàëüíûé òîê íàãðóçêè 1,5 À è ìàêñèìàëüíóþ ðàññåèâàåìóþ ìîùíîñòü 8 Âò. Ðàñ÷åò ïðèâåäåí äëÿ îäíîãî êàíàëà +15Â, ò.ê. èñòî÷íèê -15 àáñîëþòíî åìó èäåíòè÷åí. Íàïðÿæåíèå íà âõîäå ñòàáèëèçàòîðà (íàïðÿæåíèå íà ôèëüòðå):

Uô=(Uâûõ+1Â)×(1+Êï), (3.50)

ãäå Uâûõ - âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñòàáèëèçàòîðà; 1Â - ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ñòàáèëèçàòîðå; Êï - êîýôôèöèåíò ïóëüñàöèé.

Çàäàåìñÿ êîýôôèöèåíòîì ïóëüñàöèé Êï=5%. Uô=(15+1)×(1+0.05)=16,8 Â.

Åìêîñòü êîíäåíñàòîðîâ ôèëüòðà Ñ15 (Ñ16):

Ñ15=, (3.51)

ãäå Ií - ìàêñèìàëüíûé òîê íàãðóçêè; fñ - ÷àñòîòà ïèòàþùåé ñåòè.

 ìÔ

âûáèðàåì Ê50-12-25Â-33.6ìÔ-20…+80%.

Êîíäåíñàòîðû Ñ17,Ñ18 áëîêèðîâî÷íûå, êåðàìè÷åñêèå Ê10Ó-5-25Â- 0,1ìêÔ.

Àìïëèòóäíîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ íà îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà:

Um=Uô+Uä.ïð =16,8+0,7=17,5 Â.

Íåîáõîäèìîå äåéñòâóþùåå íàïðÿæåíèå íà âòîðè÷íûõ îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà:

Uä==12,37 Â. (3.52)

Ýôôåêòèâíîå çíà÷åíèå òîêà âòîðè÷íîé îáìîòêè:

Iýôô=1,81×Ií=1,81×0,097=0,1756 À. (3.53)

 êà÷åñòâå VD11…VD14 âûáèðàåì äèîäíûé ìîñò ÊÖ402Å:

Iïð. max=1 À;

Uîáð.max=100 Â.

 èñòî÷íèêå ïèòàíèÿ +5 èñïîëüçóåòñÿ ìèêðîñõåìà èíòåãðàëüíîãî ñòàáèëèçàòîðà ÊÐ142ÅÍ5À. Ìèêðîñõåìà îáåñïå÷èâàåò ìàêñèìàëüíûé òîê íàãðóçêè Ií.max=2 À ïðè âûõîäíîì íàïðÿæåíèè 5±0,1 Â.

Ñîãëàñíî (3.33): Uô=(5Â+3Â)×(1+0,2)=9,6 Â.

Åìêîñòü ôèëüòðóþùåãî êîíäåíñàòîðà ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå (3.34):

Ñ10==488.5 ìêÔ.

Âûáèðàåì Ê50-12-25Â-487ìêÔ -20…+80%.

Àìïëèòóäíîå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ íà îáìîòêå òðàíñôîðìàòîðà:

Um=Uô+2×Uä.ïð.=9.6+2×0.7=11 Â.

Äåéñòâóþùåå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ è òîêà:

Uä=7.8 Â,

Iýôô=2,426 À.

 êà÷åñòâå VD7…VD10 âûáèðàåì äèîäíûé ìîñò ÊÖ418Á:

Iïð.ñð.=2,5 À;

Uîáð.max.=100 Â.

 êà÷åñòâå òðàíñôîðìàòîðà Ò1 âûáèðàåì ñòàíäàðòíûé òðàíñôîðìàòîð òèïà ÒÏÏ323-127/220-50. Òàêæå âûáèðàåì ïðåäîõðàíèòåëü ÂÏ-1À, ïåðåêëþ÷àòåëü ÒÂ1- 2.

3. Ðàçðàáîòêà àëãîðèòìà ðàáîòû è ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà

Àëãîðèòì ðàáîòû ìèêðîêîíòðîëëåðà (ÌÊ). Ïîñëå âêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ êîíòðîëëåðà î÷èùàþòñÿ ÿ÷åéêè ïàìÿòè, õðàíÿùèå äàííûå îá èçìåðåííûõ ñêîðîñòè ïîòîêà (ì/ñ), ðàñõîäå (ì³/÷àñ), íàêîïëåííîì ðàñõîäå (ì³), ìîòîðíîì âðåìåíè. Çàòåì çàïóñêàåòñÿ òàéìåð äëÿ îòñ÷åòà âðåìåíè öèêëà èçìåðåíèÿ Ò_ö.  íà÷àëå êàæäîãî öèêëà ïðîèçâîäèòñÿ èçìåðåíèå ðàñõîäà, çàòåì âû÷èñëÿåòñÿ ñêîðîñòè ïîòîêà , íàêîïëåííîì ðàñõîäå , ìîòîðíîì âðåìåíè. Äëÿ èíäèêàöèè äàííûõ íóæíî ïðåäóñìîòðåòü êëàâèøè (êíîïêè) ñ ôèêñàöèåé, ïðè íàæàòèè êîòîðûõ íà èíäèêàòîðàõ äèñïëåÿ îòîáðàæàþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòè ïîòîêà (ì/ñ), ðàñõîäà (ì³/÷àñ), íàêîïëåííîãî ðàñõîäà (ì³), ìîòîðíîãî âðåìåíè.

Äëÿ ïåðåäà÷è äàííûõ îò ÌÊ ïî èíòåðôåéñó óäîáíî èñïîëüçîâàòü ðåæèì ïðåðûâàíèÿ ïî çàïðîñó âíåøíåãî êîìïüþòåðà. Ïðåðûâàíèÿ ðàçðåøàþòñÿ òîëüêî ïîñëå èçìåðåíèÿ ðàñõîäà è âû÷èñëåíèè ñêîðîñòè ïîòîêà , íàêîïëåííîãî ðàñõîäà , ìîòîðíîãî âðåìåíè.  êîíöå êàæäîãî öèêëà èçìåðåíèÿ ïðåðûâàíèÿ çàïðåùàþòñÿ.

.1 Ðàçðàáîòêà ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ ìèêðîêîíòðîëëåðà.

Òåêñò ïðîãðàììû

äàò÷èê ýëåêòðîìàãíèòíûé ðàñõîäîìåð ïðîãðàììíûé

Çàêëþ÷åíèå

 ðåçóëüòàòå êîìïëåêñíîãî êóðñîâîãî ïðîåêòà áûë ðàçðàáîòàí èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü äëÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî äàò÷èêà ðàñõîäà. Ñèñòåìà ñîñòîèò èç îáúåêòà êîíòðîëÿ è óïðàâëåíèÿ, ìèêðîêîíòðîëëåðà, ïóëüòà óïðàâëåíèÿ è àïïàðàòóðû èõ âçàèìîñâÿçè. Ñèñòåìà ðåàëèçîâàíà íà áàçå ìèêðîêîíòðîëëåðà AT89S8252. Ñïðîåêòèðîâàííîå óñòðîéñòâî ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ èçìåðåíèÿ óðîâíÿ æèäêîñòè, íà êîíòðîëèðóåìîì îáúåêòå, à òàêæå îòîáðàæàåò íà ïàíåëè èíäèêàöèè ñêîðîñòü, ðàñõîä , îáú¸ì è ñóììàðíîå âðåìÿ íàáëþäåíèÿ. Òàêæå, ðåçóëüòàòû ïîñëåäíèõ èçìåðåíèé ïåðåäàþòñÿ íà ÝÂÌ, ïîñðåäñòâàì ìîäóëÿ ïîñëåäîâàòåëüíîé ïåðåäà÷è RS-485, åñëè ïîñòóïàåò ñîîòâåòñòâóþùèé çàïðîñ. Óñòðîéñòâî ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ ðàáîòû â äèàïàçîíå èçìåðåíèÿ ðàñõîäà 1,0...10 ì³/ñ, äèàïàçîíå èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóð 0...60°Ñ, ïðè äîïóñòèìîì íàïðÿæåíèè ïîëÿðèçàöèè íå áîëåå 100 ìÂ, Êîýôôèöèåíò ïîäàâëåíèÿ ïîìåõè îáùåãî âèäà ÷àñòîòû 50 Ãö íå ìåíåå 80 äÁ, îñíîâíîé ïðèâåäåííîé ïîãðåøíîñòüþ ìåíåå 2%, äîïîëíèòåëüíîé ïîãðåøíîñòüþ ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåãî âîçäóõà íà 10°Ñ âî âñåì ðàáî÷åì äèàïàçîíå 0,5%.

Ñïèñîê èñïîëüçîâàííîé ëèòåðàòóðû

1.       Èâàíîâà Ã. Ì. è äð. Òåïëîòåõíè÷åñêèå èçìåðåíèÿ è ïðèáîðû: Ó÷åáíèê äëÿ âóçîâ / Ã. Ì. Èâàíîâà, Í. Ä. Êóçíåöîâ, B. C. ×èñòÿêîâ. - Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò., 1984.

.        Èçìåðåíèÿ â ïðîìûøëåííîñòè: Ñïðàâî÷íèê / Â. Áàñòëü è äð. Ïîä ðåä. Ï. Ïðîôîñà. - Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1990.

.        Õàíñóâàðîâ Ê. È., Öåéòëèí Â. Ã. Òåõíèêà èçìåðåíèÿ äàâëåíèÿ, ðàñõîäà, êîëè÷åñòâà è óðîâíÿ æèäêîñòè, ãàçà è ïàðà. - Ì.: Èçä. ñòàíä., 1990.

.        Ïðàêòè÷åñêîå ðóêîâîäñòâî: Êîìïëåêñíûé êóðñîâîé ïðîåêò äëÿ ñòóäåíòîâ "Ïðîìûøëåííàÿ ýëåêòðîíèêà". Ý. Ì. Âèíîãðàäîâ, À. È. Íèêååíêîâ, 2003.

.        Îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè: Ñïðàâî÷íèê: - Ì.: ÏÀÒÐÈÎÒ, 1996.

6.       Öèôðîâûå è àíàëîãîâûå èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû: Ñïðàâî÷íèê / Ïîä ðåä., Ñ. Â. ßêóáîâñêîãî. - Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1990.

.        Ðåçèñòîðû, êîíäåíñàòîðû, òðàíñôîðìàòîðû, äðîññåëè, êîììóòàöèîííûå óñòðîéñòâà ÐÝÀ: Ñïðàâî÷íèê / Í. Í. Àêèìîâ, Å. Ë. Âàùóêîâ, Â. À. Ïðîõîðåíêî, Þ. Ï. Õîäîðåíîê. - Ìí: Áåëàðóñü, 1994.

8.       Âóêîëîâ Í. È., Ìèõàéëîâ À. Í. Çíàêîñèíòåçèðóþùèå èíäèêàòîðû: Ñïðàâî÷íèê / Ïîä ðåä. Â. Ï. Áàëàøîâà. - Ì: Ðàäèî è ñâÿçü, 1987.

.        Öèôðîâûå èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû: Ñïðàâî÷íèê / Ï. Ï. Ìàëüöåâ, Í. Ñ. Äîëèäçå, Ì. È. Êðèòåíêî è äð. - Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1994.

.        Öèôðîâûå èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû. Ñïðàâî÷íèê. Ì. È Áîãäàíîâè÷. Ìí. Áåëàðóñü 1991.

11.      ïîìîùü ðàäèîëþáèòåëþ. Ñïðàâî÷íèê Â. Çàìÿòèí-Ì.:Ïàòðèîò,1991.

.        Ïåðàáàñêèí À.Â. è äð. Èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû. Îïåðàöèîííûå óñèëèòåëè. Ñïðàâî÷íèê. Ì.: Íàóêà, 1993.

.        Þ.À. Ìÿ÷èí. "180 àíàëîãîâûõ ìèêðîñõåì" (ñïðàâî÷íèê)- Ì.:Ïàòðèîò,1993.

.        "Òðàíçèñòîðû äëÿ àïïàðàòóðû øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ". Ñïðàâî÷íèê / Ê.Ì Áðåæíåâà , Å.È Ãàíòìàí , Ò.È Äàâûäîâà è äð. Ì- ðàäèî è ñâÿçü, 1981 ã.

15.     Çàéöåâ À.À, Ãèòöåâè÷ À.Á. "Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû, äèîäûâûïðÿìèòåëüíûå , ñòàáèëèòðîíû , òèðèñòîðû " Ì. Ðàäèî è ñâÿçü, 1988 ã.

16.     Èçìåðåíèÿ â ïðîìûøëåííîñòè. Ñïðàâ. èçä. Â 3-õ êí. Êí. 2. Ñïîñîáû èçìåðåíèÿ è àïïàðàòóðà: Ïåð. ñ íåì./ Ïîä ðåä. Ïðîôîñà Ï. - 2-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. - Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1990.

17.          Èçìåðåíèå ýëåêòðè÷åñêèõ è íåýëåêòðè÷åñêèõ âåëè÷èí. /Ïîä ðåä. Åâòèõèåâà Í.Í. - Ì. : Ýíåðãèÿ, 1990.

18.     Â.Â. Ñòàøèí, À.Â. Óðóñîâ, Î.Ô. Ìîëîãîíöåâà. Ïðîåêòèðîâàíèå öèôðîâûõ óñòðîéñòâ íà îäíîêðèñòàëüíûõ ìèêðîêîíòðîëëåðàõ. - Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1990.

.        Öèôðîâûå èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû: ñïðàâî÷íèê. /Ïîä ðåä. Ì.È. Áîãäàíîâè÷à - Ìí.: "Áåëàðóñü", "Ïîëûìÿ", 1996.

20.Í.Í.Âàñåðèí, Í.Ê.Äàäåðêî, Ã.À.Ïðîêîôüåâ " ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂÛÕ ÈÍÄÈÊÀÒÎÐÎÂ" , Ýíåðãîàòîìèçäàò 1991.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru