Разработка структурной, функциональной и принципиальной схемы тахометра. Выбор генератора тактовых импульсов, индикаторов и микросхем для счетного устройства. Принцип действия индикатора. Описание работы тахометра. Расчет потребляемой тахометром мощности.
Аннотация к работе
Основной задачей электронной схемы цифрового тахометра заключается в определении числа импульсов пришедших на вход счетного устройства в течение заданного времени. Серия К555 представляет собой маломощные быстродействующие цифровые интегральные микросхемы, предназначенные для организации высокоскоростного обмена и обработки цифровой информации, временного и электрического согласования сигналов в вычислительных системах. Микросхемы серии К555 по сравнению с известными сериями логических ТТЛ микросхем обладают минимальным значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность. Микросхемы изготавливаются по усовершенствованной эпитаксиально-планарной технологии с диодами Шоттки и оксисной изоляцией, одно-и двухуровневой металлизированной разводкой на основе PTSI-TIW-ALSI. Наибольшее распространение получили следующие методы измерения частоты вращения: центробежные, в которых частота реагирует на центробежную силу, развиваемую неуравновешенными массами вращающегося вала; магнитоиндукционные, основанные на зависимости наводимых в металлическом теле вихревых токов от частоты вращения; электрические постоянного, переменного или импульсного тока, основанные на зависимости генерируемого напряжения от частоты вращения, а для переменного и импульсного тока-зависимость частоты тока от частоты вращения; фотоэлектрические, основанные на модуляции светового потока вращающимися элементами; стробоскопические, основанные на свойстве глаза сохранять видимое изображение на десятые доли секунды после его исчезновения.На рисунке 1 представлена структурная схема прибора. В нем используется принцип действия положенный в основу работы электронно-счетного частотомера. Измерительный преобразователь, (тахогенератор-ТГ) устанавливаемый на вал двигателя, преобразует частоту вращения этого вала Wвращ в последовательность электрических импульсов следующих с частотой fx. Импульсы поступают на один из входов временного селектора (ВС).В этом случае используется схема рисунок 2, которая состоит из временного селектора, формирователя стробимпульса требуемой длительности, устройства управления, счетного устройства и индикатора. 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. Начало стробимпульса открывает селектор &, через который проходят импульсы с неизвестной (измеряемой) частотой fx. Количество импульсов, успевших пройти через селектор, подсчитано и хранится в счетном устройстве.Частота вращения вала двигателя в об/сек определяется по формуле 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. Подставляя в формулу 1.2 значения , и определяем погрешность измерения. 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).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 счетчиками 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.На основании представленной выше функциональной схемы необходимо подобрать и подключить микросхемы указанной в задании серии, а также выбрать индикаторы в зависимости от указанного типа.Для построения счетного устройства потребуются четыре счетчика К555ИЕ2, количество которых равно количеству разрядов индикатора (их количество определяется по формуле 1.2), два регистра К555ИР35 и четыре преобразователя двоичного кода в код семисегментного индикатора К564ИД4.Как следует из самого названия, счетчики предназначены для счета числа импульсов, поступающих на счетный вход и выдачи двоичного кода этого числа на выходных линиях. То есть с приходом каждого нового входного импульса двоичный код на выходе счетчика увеличивается (или уменьшается) на единицу. Срабатывать счетчик может по фронту (положительный фронт) входного сигнала или по срезу (отрицательный фронт). После максимального значения кода, счетчик с приходом следующего входного импульса переключается опять в 0 (сбрасывается). Микросхема К555ИЕ2 представляет собой двоично-десятичный четырехразрядный счетчик, состоящий из четырех Т-триггеров, внутренне соединенных для выполнения операции деления на два и пять [2].Восьмиразрядный регистр хранения
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Техническое задание
1 Разработка структурной схемы тахометра
2 Разработка функциональной схемы тахометра
2.1 Определение количества разрядов индикатора в тахометре
2.2 Выбор генератора тактовых импульсов
3 Разработка принципиальной схемы тахометра
3.1 Выбор микросхем для счетного устройства
3.1.1 Выбор микросхем счетчиков
3.1.2 Выбор микросхем регистров
3.1.3 Выбор микросхем преобразователя двоичного кода в код управления семисегментным индикатором