Преобразователь малых отклонений частоты

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Мая 2013 в 19:16, курсовая работа

Краткое описание

В настоящее время ЦИУ заменили многие аналоговые приборы в лабораториях, все шире используются в цехах и на борту различных объектов, в том числе и космических. Этому способствуют следующие достоинства цифровых измерительных устройств:
высокая разрешающая способность, открывающая широкие возможности повышения точности;
высокое быстродействие, соответствующее современным скоростям автоматической обработки результатов измерений;
удобство отсчета и регистрации высокоточных результатов измерений;
возможность полной автоматизации процесса измерений;
возможность передачи результатов измерений без потери информации;

Скачать полностью (146.66 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

ЦИУ 2.doc

— 630.50 Кб (Скачать документ)

Министерство  образования РФ

Казанский Государственный Технический Университет  им. А. Н. Туполева

Филиал  «Восток»

 

 

 

кафедра Приборостроения

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по  дисциплине

Схемотехника  измерительных устройств

На тему: Преобразователь  малых отклонений частоты.

 

 

 

 

 Выполнил:                             ст. гр. 21402

Пономарёв В.С.

 

                                                

Проверил:                         пр. Каримов Н. Х.  

 

 

                              

 

 

 

 

 

 

 

Чистополь

2008 г.

 

Казанский Государственный Технический Университет им.А.Н.Туполева

Филиал «Восток»

Кафедра Приборостроения

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

 

Дисциплина: Схемотехника измерительных  устройств.

 

 

Группа 21402, студент: Пономарёв В.С.

 

Тема: Преобразователь малых отклонений частоты.

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

 

  1. Номинальная частота, Гц 800
  2. Диапазон отклонений частот, % -4…+3
  3. Приведенная погрешность преобразования не более, % 0,25
  4. Время преобразования, не более, % 0,1
  5. Выход – цифровой двоичный код уровня ТТЛ; 
    цифровая индикация в %.

 

 

ОБЪЕМ РАБОТЫ

 

  1. Анализ технических требований, обоснование и выбор метода преобразования. 
    Расчет технических характеристик преобразователя.
  2. Разработка электрических принципиальных схем узлов.
  3. Разработка УУ. Решение вопросов тактирования.
  4. Разработка электрической принципиальной схемы преобразователя 

 

Дата выдачи работы 15.09.08    Срок окончания работы         24.12.08

 

Руководитель работы___________________

 

Работа защищена с оценкой_____________________ Дата___________________

 

 

 

Введение.

 

В настоящее время ЦИУ заменили многие аналоговые приборы в лабораториях, все шире используются в цехах и на борту различных объектов, в том числе и космических. Этому способствуют следующие достоинства цифровых измерительных устройств:

  1. высокая разрешающая способность, открывающая широкие возможности повышения точности;
  2. высокое быстродействие, соответствующее современным скоростям автоматической обработки результатов измерений;
  3. удобство отсчета и регистрации высокоточных результатов измерений;
  4. возможность полной автоматизации процесса измерений;
  5. возможность передачи результатов измерений без потери информации;
  6. выдача результатов в кодированной цифровой форме для обработки и управления с применением ЭВМ;
  7. возможность автоматической калибровки и автоматического введения поправок с целью уменьшения систематических погрешностей;
  8. возможность использования новейших достижений технологии: интегральных микросхем, печатного монтажа и др., что позволяет сохранить высокий уровень надежности при большой функциональной сложности, уменьшить габаритные размеры и стоимость аппаратуры;
  9. высокая устойчивость к механическим и климатическим воздействиям.

ЦИП частоты  номинальных значений и ЦИП малых  отклонений частоты могут реализовать  минимально возможные период и время  преобразования период – Тх – с уменьшением аппаратных затрат по сравнению даже с ЦИП непосредственного счета. Применение ЦИП номинальных значений и малых отклонений частоты ограничено узкими диапазонами частот около некоторых номинальных значений, но практически это требуется достаточно часто.

Методики синтеза ЦИП  могут быть использованы для учебного и реального

проектирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет технических характеристик.

 

Приведем заданные технические  требования к стандартному виду.

Нам задана погрешность  в виде:

Попробуем выполнить  расчет методом ПЧНС.

Т.к. , то данным методом рассчитывать нельзя. Выберем метод ЦИПМОЧ. Чтобы ЦИПМОЧ реализовался с меньшими аппаратными затратами, оценим сначала аппроксимацию одной прямой.

Погрешность аппроксимации:

Т.к. , то можем принять . И т.к. , то расчет технических характеристик продолжаем этим методом.

Найдем масштабный коэффициент S. Для этого выберем .

Полученное значение S увеличиваем до ближайшего масштабного значения . Получим Sп = 1.

По принятому Sп рассчитываем фактическое значение погрешности квантования:

Проверим условие:

   (*)

т.к. условие выполняется значение Sп можно оставить

Определим число Nпред.

Определим квантующую частоту, число w и погрешность .

.

Для удобства реализации примем wп = 32.

Целесообразно постоянное значение взять таким образом, чтобы аппроксимирующая прямая преобразования совпадала с гиперболой в точках максимальных отклонений частоты, т.е. в точках и .

При применении кварцевого генератора, чтобы не превысить  принимаем погрешность привязки к .

Опорная частота:

Для увеличения вероятности  постоянства эквивалента  при многократных преобразованиях отклонения частоты необходимо, чтобы , поэтому:

Погрешность опорного генератора:

Допустимая погрешность  опорного генератора при аппроксимации  одной прямой имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Узлы  преобразователя.

 

1. Генератор.

; .

Очевидно, что применить генератор  с ударным возбуждением нельзя , поэтому можно строить преобразователь только с использованием генератора с кварцевой стабилизацией частоты. Эти генераторы обладают очень высокой стабилизацией вырабатываемой частоты. Такие генераторы выполняются в виде типовых схемотехнических решений, обычно на базе логических элементов, резисторов и конденсаторов с включением кварцевых резонаторов.

Выберем генератор с  кварцевой стабилизацией.

 

 

 

2. ФДЧ.

Предназначен для выработки  квантующей частоты  . Реализуем на счетчике К561ИЕ11.

 

 

 

 

 

3. Счетчик.

Предназначен для выработки  ЧЭ N. Необходим реверсивный счетчик с , т.е. необходимо 4 микросхемы К561ИЕ14..

4. Регистр.

Регистр предназначен для  хранения информации в промежутках между циклами преобразования. Должно записываться состояние счетчика в момент окончания интервала времени, и это состояние должно сохраняться до окончания следующего цикла измерения. В нашем случае, только для хранения, и передачи информации на устройство отображения информации. Регистр построим на базе К155ТМ8 триггеров.

 

 

 

5. Устройство отображения информации.

Предназначено для отображения  информации. Микросхемы среднего уровня интеграции, содержащие на кристалле  дешифраторы, позволяют преобразовать  четырехразрядные двоичные коды в десятичные, а также непосредственно отображать данные на семисигментном индикаторе Для этого используем дешифратор КМ133ИД5 и индикатор ИЖКЦ1-6/17.

 

 

6. Устройство временной привязки ( ) – привязывает сигнал к фронтам опорной частоты . В данном случае к передним фронтам опорной частоты. реализуется на динамическом D-триггере К132ТМ2.

Триггер расположен в 14ти выводном корпусе, кроме информационных и установочных входов имеет входы питания, которые на электрической принципиальной схеме обычно не изображается (7 – общий, 14 – 5В±10%). Необходимо использовать половину этого корпуса.

 


 

 

 

 

 

 

 

На вход С подается опорная частота, однако какой конкретно сигнал, или , будет решено в процессе тактирования. Тактовый вход УВП обозначим через С, информационный вход через D. Для дальнейшей работы поставим в соответствие упрощенное функциональное обозначение:


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.  Устройство начальной  установки. 

Используется для установки  узлов преобразователя, а заданное начальное состояние или принудительного сброса преобразователя в исходное состояние.

Чаще всего для этого используют RC-цепь с последующим триггером-Шмидта.


 

 

 

 

 

 

 

 

В момент подачи напряжения источника  питания на входе низкий уровень и поэтому bУНУ=1 и схема готова к началу цикла преобразования.

Время выработки выходного сигнала b определяется как t=RC. При необходимости оператор может замкнуть контакты кнопки и тем самым подать на вход триггера-Шмидта нулевой уровень, что приведет к установке bУНУ=0.

Обозначим такое устройство как:


 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тактирование.

 

В качестве тактирующего используем сигнал . Так как используется метод аппроксимации одним отрезком, то в данной схеме УДЧ не нужен.

Состояние

 А1-счет

0

кроме из 0 в 1

А2-запись

0

из 0 в 1

А3-сброс

1

кроме из 0 в 1


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Синтез  узла управления.

 

Для начала определим  состояния УУ. Так как мы выбрали  динамический регистр, то состояния  будет три:

Состояние автомата

Обозначение

Внутренний код

Код на выходе УУ

Счет 1

A1

0

0

0

0

Счет 2

А2

1

0

1

0

Запись

A3

0

1

0

1

Сброс

A4

1

1

1

1


 

В этом случае для реализации трёх состояний необходимо 2 триггера, которые будут иметь выходы и . Поскольку не в одном из состояний и не повторяются, то можно выполнить кодирование по принципу: ; .

aх


 

 


 


А3     А4        А1                        А2                      А3      А4           А1

 


 

Видя диаграмму состояний, можно составить таблицу переходов.

A1

1

A1

A1

0

A2

A2

0

A2

A2

0

A3

A3

1

A4

А4

1

А1


          Таблица переходов

 

 

Далее составим кодированную таблицу.

 

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

Информация о работе Преобразователь малых отклонений частоты