Разработка цифрового тахометра, измеряющего в диапазоне от 1200 до 6000 об/мин с погрешностью 0.2 %
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?тронной схемы устройства управления (УУ).
На УУ они поступают с делителя частоты (ДЧ), который вырабатывает их путем деления частоты fгти, получаемой от генератора тактовых импульсов (ГТИ) стабилизированного кварцем. В результате на выходе ВС получается пакет импульсов, число которых зависит от частоты вращения Wвращ вала ДВС и длительности Tи. Количество этих импульсов N подсчитывается счетным устройством (СУ). Результат измерения выдается на цифровое табло для визуального считывания значений частоты вращения вала. Далее УУ обнуляет СУ (для этого формируется сигнал сброс) и цикл измерения начинается заново.
2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ТАХОМЕТРА
Классическим способом измерения частоты является способ электронно-счетного частотомера. Рассмотрим схему измерения частоты. В этом случае используется схема рисунок 2, которая состоит из временного селектора, формирователя строб-импульса требуемой длительности, устройства управления, счетного устройства и индикатора.
Рисунок 2 - Функциональная схема измерения частоты
Описание работы схемы.
. Устройство управления посредством ФИ формирует строб-импульс Ти с заданной длительностью.
. При поступлении строба Ти на селектор, разрешается прохождение импульсов измеряемой частоты fx (с выхода ТГ) через селектор на счетное устройство, которое подсчитывает количество импульсов (равно N), пришедших за время прохождения строба.
. По окончании строба селектор закрывается, и подача импульсов на счетное устройство прекращается.
.УУ - передает результат счета на индикаторное устройство и обнуляет счетное устройство.
. Цикл измерения повторяется
Начало строб-импульса открывает селектор &, через который проходят импульсы с неизвестной (измеряемой) частотой fx. Конец строб-импульса закрывает селектор &. Количество импульсов, успевших пройти через селектор, подсчитано и хранится в счетном устройстве. Зная длительность строб-импульса и количество импульсов, успевших пройти через селектор, можно определить их период а, следовательно, и частоту.
Один из возможных вариантов функциональной схемы счетного устройства представлен на рисунке 3. Эта схема состоит из временного селектора (вентиля) - элемента "И" на один из входов которого подается последовательность импульсов с неизвестной частотой, а на другой вход - эталонный строб-импульс с фиксированной длительностью и частотой. Импульсы с выхода временного селектора поступают на счетное устройство, состоящее из десятичных счетчиков СТ10 и преобразователей кода (ПК), преобразующих выходной двоично-десятичный код (с выходов счетчиков) в код семисегментного индикатора. Далее этот код поступает на индикаторы, отображающие число подсчитанных импульсов.
Рисунок 3 - Вариант реализации функциональной схемы счетного устройства.
2.1 Определение количества разрядов индикатора в тахометре
Частота вращения вала двигателя в об/сек определяется по формулe 1.1.
(1.1)
Подставляя в формулу 1.1 значения максимальной и минимальной частоты в об/мин получаем и в об/сек.
Погрешность измерения определяется по формуле 1.2.
(1.2)
Подставляя в формулу 1.2 значения , и определяем погрешность измерения.
Первая значащая цифра (любая цифра отличная от нуля), в данном случае, появилась во первом разряде после запятой. Это значит, для того, чтобы удовлетворить заданную точность при отображении частоты вращения вала двигателя необходимо учитывать один знака после запятой и три знака до запятой Таким образом, для отображения с требуемой точностью максимального значения частоты вращения вала двигателя Wmax=100[об/с], потребуется 4 семисегментных индикатора (для отображения единиц, десятков, сотен и десятых оборотов в минуту). То есть на счетное устройство, в этом случае, должно поступить 3800 импульсов (N=1000 имп.).
Максимальная и минимальная частота следования импульсов определяются по формулам 1.3 и 1.4.
(1.3)
(1.4)
Подставляем в формулы 1.3 и 1.4 значения n, и .
Максимальный и минимальный период следования импульсов определяются по формулам 1.5 и 1.6.
(1.5)
(1.6)
Подставляем в формулы 1.5 и 1.6 значения и .
Количество импульсов, которое считает счетное устройство должно быть равно измеряемому параметру, т.е. частоте вращения вала. При максимальной частоте вращения количество импульсов составит 1000 (N = 1000). Находим длительность строба импульса t по формуле 1.7 и частоту по формуле 1.8.
(1.7)
(1.8)
Подставляем в формулу 1.7 значения N и , и получившееся значение подставляем в формулу 1.8.
2.2 Выбор генератора тактовых импульсов
Чтобы получить опорную частоту нужно выбрать генератор тактовых импульсов и поделить его частоту до нужного нам значения. В данном случае можно выбрать генератор SG-10 (рисунок 4) с частотой 2 МГц. Для того чтобы получить сигнал с частотой 2 Гц нужно воспользоваться 5 - мя счётчиками по модулю 10 и одним счетчиком по модулю 2.
ft = fгти / 10*10*10*10*10*10*2 = 4 МГц / 10*10*10*10*10*10*2 = 2 Гц. При этом погрешность вносимая в разрабатываемый тахометр микрогенератором составит .
Рисунок 4 - УГО микросхемы микрогенератора
Таблица 1 - Назначение выводов микрогенератора
№ ?/p>