Проектирование виброметра (стр. 2 из 4)

, мм	0	0.3	0.6	0.9	1.2	1.5	1.8	2.0
, Ом	0	12	24	36	48	60	72	80

Пусть

, тогда по условию равновесия:

, мм	0	0.3	0.6	0.9	1.2	1.5	1.8	2.0
, мВ	0	0.9	1.8	2.7	3.6	4.5	5.4	6

Усилитель напряжения.

Выходное напряжение с виброизмерительного датчика необходимо усилить. Для этого используем микросхему операционного усилителя К140УД15.

Технические характеристики усилителя:

, В +15

, В -15

, мА, не более 12

???

, мА, не более 9

, мВ, не более ±7.5

, мкА, не более ±1.7

, дБ, не более 60

, В 5

, кОм, не менее 4

, кОм, не менее 700

Коммутатор

Коммутатор предназначен для подключения одного из вибродатчиков на вход аналого-цифрового преобразователя. Управление коммутатором осуществляется микропроцессорной системой, которая передаёт на него код с номером коммутируемого канала.

Выберем микросхему КР590КН1, которая представляет собой 8-канальный коммутатор с дешифратором на МОП-транзисторах для коммутации напряжений от –5 до +5 В.

Корпус прямоугольный пластмассовый.

238.16.2

Микросхема КР590КН1 имеет следующие параметры:

, В +15

, В -15

Коммутируемое напряжение, В -5…+5

Коммутируемый ток, мА, не более 10

8 каналов

Помехозащищённость, В 0.4

Погрешность, % 0.1

Аналого-цифровой преобразователь.

Для реализации аналого-цифрового преобразования выходного сигнала коммутатора выбрана микросхема К1113ПВ1А, которая представляет собой функционально законченный 10-разрядный преобразователь, сопрягаемый с микропроцессором. Микросхема обеспечивает преобразование как однополярного (униполярного) напряжения в диапазоне 0…9.95 В, так и биполярного напряжения в диапазоне

-4.9…+4.9 В в параллельный двоичный код.

В состав ИС входят ЦАП, компаратор напряжения, регистр последовательного приближения (РПП), источник опорного напряжения (ИОН), генератор тактовых импульсов (ГТИ), выходной буферный регистр с тремя состояниями, схемы управления.

Выходные каскады с тремя состояниями позволяют считывать результат преобразования непосредственно на шину данных микропроцессора, по уровням входных и выходных логических сигналов сопрягаются с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ) схемами. В измерительных системах выходной ток цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) сравнивается с током входного резистора от источника питания (ИП) и формируется логический сигнал регистра последовательного приближения (РПП). Стабилизация разрядных токов цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) осуществляется встроенным источником опорного напряжения (ИОН). Тактирование регистра последовательного приближения (РПП) обеспечивается импульсами встроенного генератора тактовых импульсов (ГТИ). Установка регистра последовательного приближения (РПП) в исходное состояние и запуск его в режим преобразования производится по внешнему сигналу “гашение и преобразование”. По окончанию преобразования аналого-цифровой преобразователь (АЦП) вырабатывает сигнал “готовность данных ” и информация из регистра последовательного приближения (РПП) поступает на цифровые выходы через каскады с тремя состояниями.

Корпус : металлокерамический типа 23818-1, масса не более 2.5 г.

Назначение выводов :

1 – девятый разряд

2 – восьмой разряд

3 – седьмой разряд

4 – шестой разряд

5 – пятый разряд

6 – четвёртый разряд

7 – третий разряд

8 – второй разряд

9 – первый разряд

10 – напряжение питания

11 – гашение и преобразование

12 – напряжение питания

13 – аналоговый

14 – аналоговая “земля”

15 – управление сдвигом нуля

16 - цифровая “земля”

17 – готовность данных

18 – десятый разряд (младший)

Электрические параметры:

Номинальное значение питания:

Uп1 5 В±5%

Uп2 -15 В±5%

Напряжение смещения нуля на входе -0.3…+0.3% ПШ

Выходное напряжение высокого уровня ≤ 2.4В

Выходное напряжение низкого уровня ≥ 0.4В

Ток потребления в режиме “гашение”

При Uп1 ≤ 10мА

Uп2 ≤ 18мА

Входной ток высокого (низкого ) уровня, мкА -40…+40

Ток утечки на выходе, мкА -40…+40

Время преобразования, мкс ≤30

Нелинейность -0.1…+0.1% П

Дифференциальная нелинейность -0.1…+0.1% ПШ

Абсолютная погрешность преобразования

в конечной точке шкалы -0.2…+0.2% ПШ

ПШ – от полной шкалы

Микропроцессорная система.

Микропроцессорная система предназначена для управления аналого-цифровым преобразователем (АЦП), приёма с него информации в виде цифрового кода, её обработки, хранения и вывода на индикаторное устройство и для управления внешним устройством через интерфейс связи.

В качестве микропроцессорной системы выбрана микросхема 8-разрядной однокристальной ЭВМ с РПЗУ КМ1816ВЕ751А

Это позволяет получить лучшие массогабаритные показатели прибора, более высокую надёжность и меньшее энергопотребление. Это возможно благодаря тому, что микросхема объединяет в себе все узлы, необходимые для автономной работы:

- центральный 8-разрядный процессор

- память программ объёмом 4 Кбайт с возможностью увеличения до 64 Кбайт за счёт подключения внешних микросхем памяти

- память данных объёмом 128 байт с возможностью увеличения до 64 Кбайт

- четыре 8-разрядных программируемых порта ввода-вывода, отдельные выводы которых могут выполнять специализированную функцию

- два 16-байтовых многорежимных таймера / счётчика

- система прерываний с пятью векторами и двумя уровнями

- последовательный интерфейс

- тактовый генератор

Условное обозначение микросхемы КМ1816ВЕ751А:

Рис. микросхемы.

Рис. микросхемы.

Назначение выводов.

№ вывода		Обозначение	Назначение вывода	Тип вывода
1-8		Р1.0-Р1.7	8-разрядный двунаправленный порт Р1. Вход адреса А0-А7 при проверке внутр.ПЗУ	вход/выход
9		RST	Сигнал общего сброса	вход
10-17		Р3.0-Р3.7	8-разрядный порт с дополнительными функциями	вход/выход
Р3.0	Данные приёмника последовательного интерфейса RxD	вход
Р3.1	Данные передатчика последовательного интерфейса ТxD	выход
Р3.2	Вход внешнего запро- са на прерывание 0	вход
Р3.3	Вход внешнего запро- са на прерывание 1	вход
Р3.4	Вход таймера/счётчика 0	вход
Р3.5	Вход Таймера/счётчика 1	вход
Р3.6	Выход стробирующе- го сигнала при чте- нии из внешней памяти данных	выход
Р3.7	Выход стробирующе- го сигнала при чте- нии из внешней памяти данных	выход
18		BQ2	Выводы для подклю-чения кварцевого резо-натора	выход
19		BQ1		вход
20		CND	Общий вывод	----
21-28		Р2.0-Р2.7	8-разрядный двунаправленный порт Р2. Вход адреса А8-А15 в режиме работы с внешней памятью	Вход/выход
29		РМЕ	Разрешение программирования памяти	выход
30		АLE	Выходной сигнал разрешения фиксации адреса. При программировании ПЗУ-сигнал PROG	Вход/выход
31		DEMA	Блокировка работы с внешней памятью. При программировании ПЗУ подаётся сигнал Upr	Вход/выход
32-39		P0.0-p0.7	8-разрядный двунаправленный порт Р0. Шина данных/адреса при работе с внешней памятью. Выход данных в режиме проверки внутреннего ПЗУ	Вход/выход
40		Ucc	Напряжение питания +5В

Электрические параметры микросхемы КМ1816ВЕ751А

Номинальное напряжение питания 5 В±5%