Аналіз сучасного стану існуючих п’єзодатчиків тиску з мікроконтролером. Розробка оптимального маршруту виготовлення датчика регістра за КМОН-технологією та проведено моделювання технологічного маршруту в програмному середовищі Microwind 3.1 Profesional.
Сучасна вимірювальна практика ставить все більш високі вимоги до точності, надійності, швидкодії, функціональності цифрових приладів. Слід зазначити, що в більшості випадків ці вимоги суперечливі, тобто поліпшення одних характеристик, як правило, досягається за рахунок недостатньої реалізації можливостей поліпшення інших. Так, збільшення функціональних можливостей приладів за рахунок ускладнення знижує їх надійність внаслідок зростання числа підданих відмов елементів. Збільшення швидкодії знижує ефективність систем автоматичної компенсації похибок, що повільно змінюються, викликаних впливом зовнішнього середовища, параметрів вимірюваних обєктів тощо.Як коливальна система пєзо резонатор може бути представлений у вигляді структури, що складається з чотирьох основних елементів: вібратора, плівкових покриттів на його поверхнях (до них належать і електроди порушення), елементів кріплення вібратора і, нарешті, навколишнього середовища. У результаті змінюється амплітудно-частотна характеристика пєзо резонатора. При появі на пєзоелемент В1 змінної напруги з амплітудою, достатньої для перемикання ОУ DA1, на його виході формується "пачка"імпульсів, які після інвертування логічним елементом DD1.3 надійдуть на вхід С лічильника DD2 і вхід одно вібратора (вивід 6 DD1.1), зібраного на елементах DD1.1, DD1.2. До цієї схеми було додано інтегральний стабілізатор 7805, формуючий напруга живлення 5 В для датчика і для мікросхеми здвоєного операційного, підсилювача LM 358. Для зменшення вартості схеми та більшої чутливості з будь-якою потужністю зазвичай використовується схема подана на рис.Діаметр контактних площадок розраховується відповідно до діаметру отворів за формулою: де dотв - діаметр отвору, dотв = 0; ?dотв - верхній допуск на діаметр отвору, ?dотв = 0,04 мм; в - ширина гарантійного пояска; DTB-верхній допуск на ширину провідника, DTB= 0,14 мм; Dttp-допуск на підтравлювання діелектрика в отворі, Dttp= 0; Td - позиційний допуск розміщення отворів, Td = 0,04 мм; TD - допуск розміщення центрів контактних площадок, TD = 0,4 мм; Dtнв - нижній допуск на ширину провідника, Dtнв = 0,14 мм. Тепер при наявності логічної 1 на інформаційному вході регістру ця одиниця з кожним тактовим імпульсом вводиться в розряд А, а введені раніше одиниці зсуваються на одну позицію (розряд) вправо (тактові імпульси 2 і 3 в табл. Таким самим чином при подачі на інформаційний вхід логічного 0 цей нуль при кожному тактовому імпульсі вводиться в розряд А, а введені раніше одиниці та нулі зсуваються вправо (тактові імпульси 4-8 в табл. В час дії тактових імпульсів 9-13 введена в регістр на імпульсі 9 одиниця буде зміщуватись на індикаторі вправо. Інший спосіб завантаження регістру - паралельне (або розширене) завантаження, при якому всі інформаційні біти вводяться в регістр одночасно “за командою” одного тактового імпульсу.Синтез D-тригера проведемо на основі RS-тригера, побудова якого на елементах І-НЕ подана на рис. Для синтезу D-тригера запишемо спочатку повну таблицю функціонування D-тригера (табл. Побудуємо регістр на JK-тригерах (рис. Для синтезу JK-тригера запишемо спочатку повну таблицю функціонування JK-тригера (табл. Спростивши дану карту Карно, отримаємо рівняння функціонування JK-тригера: Для синтезу скористаємось картою переходів JK-тригера (табл.2.4).На його основі було оформлено схему для моделювання в PSPICE. Це дозволяє зробити висновок про те, що зміна величини R2 в даних межах ніяк не впливає на роботу схеми, а його величину обирають зручну для проектування.. Отже, можна зробити висновок, що схема в даному діапазоні температур буде працювати без зміни параметрів, що дозволяє застосовувати її в різних умовах. Використовуючи ORCAD Layout та визначені раніше параметри схеми ввімкнення пєзо датчика тиску було створено новий проект та проведено ручне трасування друкованих провідників. Отже, було виконано комплексний аналіз та розрахунок найважливіших параметрів схеми ввімкнення пєзо датчика тиску, які дозволяють стверджувати, що такий пристрій відповідає усім нормам та вимогам, що висуваються до подібного класу апаратури.Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Вінницький національний технічний університет Підставою для виконання є навчальний план з дисципліни «Моделювання в електроніці». 3 Мета курсового проекту: набуття практичних навичок розробки друкованої плати та схемотехнічного моделювання. Технічні вимоги: 4.
Вывод
1. В результаті дослідження було проаналізовано сучасний стан існуючих регістрів, які займають домінуюче місце цифровій схемотехніці. До них на даному етапі розвитку науки та техніки висувають підвищені вимоги, що водночас повязано з автоматизацією технологічних процесів. Показано, що за останні пять років спостерігається інтенсивний розвиток регістрів зсуву, адже вони є часто застосовуючими.
2. Розглянуто структуру та принцип роботи регістра зсуву. В результаті було визначено, що найбільш оптимальною для виготовлення приладу є КМОН-технологія.
3. Розроблено технологічний маршрут виготовлення регістра зсуву за КМОН-технологією. Наведено опис основних операцій технологічного процесу, які обєднані в процеси послідовного виконання.
4. Проведено моделювання технологічного маршруту виготовлення регістра зсуву за допомогою програмного пакету Microwind 3.1.
У курсовому проекті проведені схемотехнічне моделювання та розробка смеми ввімкнення пєзо датчика тиску.
Для реалізації даної схеми було використано пакет наскрізного схемотехнічного проектування ORCAD.
В проекті наведений аналіз схеми електричної принципової та елементної бази пєзо датчика тиску. На його основі було оформлено схему для моделювання в PSPICE.
Проведено аналіз обраної схеми за змінною вхідною напругою, який показав, що при амплітудному значенні вхідної напруги 12В на виході отримуємо сигнал з амплітудою 0,6В. Дана напруга забезпечує подальше представлення сигналу в цифровому вигляді.
Проведено параметричний аналіз, що дозволив одночасно розглянути роботу схеми при різних номінальних значеннях параметра елемента. Результати аналізу показали, що при збільшені номіналу R2 від 470 Ом до 600 Ом амплітуда вихідного сигналу не змінюється. Це дозволяє зробити висновок про те, що зміна величини R2 в даних межах ніяк не впливає на роботу схеми, а його величину обирають зручну для проектування.. При використані різних марок транзисторів (ВС107 та ВС413) можна зробити висновок, що зміна марки транзисторів з ВС548 на ВС107 та ВС413 не викликає зміни амплітуди вихідного сигналу. Так при змінні номіналу ємності від 10МКФ до 500МКФ спостерігається спотворення заднього фронту, що призводить до похибки реєстрації. Тому можна зробити висновок про те, що ємність схеми обрана вірно.
Проведено температурний аналіз, який показав що задані температури (0; 21; 72, 120 ) суттєво не впливають на роботу схеми. Отже, можна зробити висновок, що схема в даному діапазоні температур буде працювати без зміни параметрів, що дозволяє застосовувати її в різних умовах.
Під час розрахунку основних параметрів друкованої плати обрано її тип - одностороння. Даний тип характеризується підвищеною міцністю зєднань виводів навісного елемента з рисунком плати та низькою вартістю. У якості матеріалу використали склотекстоліт фольгований односторонній марки СФ-1-50-1,5 ТУ16-503.271-86, який має товщину 6 мм. Для даного типу плати проведений розрахунок ширини друкованих провідників та діаметрів монтажних отворів та контактних площадок.
Використовуючи ORCAD Layout та визначені раніше параметри схеми ввімкнення пєзо датчика тиску було створено новий проект та проведено ручне трасування друкованих провідників.
Таким чином, розміри друкованої плати пєзо датчика тиску становлять 75х65 мм; ширина друкованих провідників - 0,2 мм; товщина плати - 6 мм.
В графічній частині курсового проекту наведено схему електричну принципову, трасування та складальне креслення плати.
Отже, було виконано комплексний аналіз та розрахунок найважливіших параметрів схеми ввімкнення пєзо датчика тиску, які дозволяють стверджувати, що такий пристрій відповідає усім нормам та вимогам, що висуваються до подібного класу апаратури.
Пєзоелектричні датчики пропонують унікальні можливості, які зазвичай не зустрічаються в інших зондуваннях. Як вже говорилося, є певні переваги (наприклад, широкий частотний діапазон і амплітуду) і недоліки (не статична можливість вимірювання) залежно від конкретного додатка. Тому при виборі конкретного датчика або датчика технології, важливо звернути увагу на технічні характеристики.
2. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник./ Дж. Фрайден. - Техносфера, 2006. - 142с.
3. Смагин А. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. / А.Г. Смагин, М.И. Ярославский - М.: Энергия, 1970. - 94с.
4. Каленик Д. Технология материалов электроники / Д.В. Каленик - М.: Москва, 2001. - 342 с.
5. Разевіг В. Система проектирования ORCAD/ В.Д. Разевіг - М.: Солон-Р, 2000. - 215с.
6. Грошев Д. Применение пакета ORCAD для компьютерного проектирования электронных схем./ Д.Е. Грошев - Новосибирск: Издательство НГТУ, 1999. - 399 с.
7. Красилькова Г. Автоматизация инженерно-графических работ / Г.А. Красилькова, В.В. Самсонов, С. М. Тарелкин. - СПБ.: Питер, 2001. - 256 с.
8. Романычев Э. Разработка и оформление конструкторской документации РЕА./ Э.Г. Романычев - М.: Радио и связь, 1989. - 154с.
9. Марин Милчев - Тенденции в цифровой фотографии. Часть 3 (ПЗС-матрицы) // 3D News Daily Digital Digest. - 2004. [Електрон. ресурс] - Режим доступу: http://www.3dnews.ru/digital/photo-matrix/.
10. "The new Olympus // Panasonic Live MOS Registor" [Електрон. ресурс] - Режим доступу: http://www.dcviews.com/press/Olympus-Panasonic-MOS.htm.
11. Бондарь Б.Г. Основы микроэлектроники. - К.: Вища школа, 1987. - 309с.
12. Известия ВУЗОВ. Электроника. - М.: МИЭТ, 6`2004.
13. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов.- М.: Техносфера, 2002.
14. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Энергия, 1967. - 632 с.
15. Малышева И.А. Технология изготовления интегральных микросхем. Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1991. - 344 с.
16. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсные и цифровые устройства. - М.: Высшая школа, 1999.
17. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Телеком, 1999.
18. Хоровиц П.Б., Хилл У.А. Искусство схемотехники. - М.: Мир, 2003.
19. Березин А.С. Мочалкина О.Р. Технология и конструирование интегральных микросхем. Учебное пособие для высших учебных заведений. - М.: Радио и связь, 1992. - 510 с.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
