- •1 Огляд первинних перетворювачів товщини
- •1.2.1 Товщиномір покриттів тп-44м
- •1.2.2 Ультразвуковий товщиномір ут-1
- •1.2.3 Товщиномір покриттів і плівок cm-8828
- •1.2.4 Товщиномір покриттів тп-а
- •Розробка структурної схеми цифрового товщиноміра
- •2.1 Ємнісні перетворювачі
- •2.2 Цифровий вимірювач параметрів електричного кола
- •2.3 Регістр
- •2.4 Перетворювач коду
- •2.5 Індикатор
- •Розробка функціональної схеми цифрового товщиноміра
- •Розрахунок метрологічних характеристик
- •Висновки
- •Список літератури
- •Додатки Додаток а Функціональна схема цифрового товщиноміра
2.2 Цифровий вимірювач параметрів електричного кола
Цифровий вимірювальний прилад автоматично виробляє дискретні сигнали вимірювальної інформації, показання якого представлені в цифровій формі, тобто перетворює безперервну в часі і по розміру вимірювану величину в цифровий код. Цей процес, який включає в себе дискретизацію, квантування і кодування безперервної вхідної величини, називають аналого-цифровим перетворенням (АЦП).
В даній курсовій роботі для подальшого перетворення вимірювальної інформації (товщини) використаємо схему цифрового вимірювача параметрів електричних кіл.
Принцип дії такого пристрою ґрунтується на визначенні постійної часу електричного кола, складеного з активного і реактивного елементів.
Структурна схема цифрового вимірювача параметрів електричного кола представлена на рис.2.8 , а часові діаграми його роботи на рис. 2.9.
Рисунок 2.8 – Структурна схема цифрового вимірювача
параметрів електричних кіл
Основними елементами наведеної схеми є такі:
ПП – пристрій порівняння;
Т – тригер для виділення періоду інформативного сигналу;
G – генератор зразкової частоти;
SW1 – схема збігу;
СТ2 – двійковий лічильник;
ОДН – опорне джерело напруги.
Рисунок 2.9 – Часові діаграми роботи цифрового вимірювача параметрів електричних кіл
У такому цифровому приладі на коло, складене з R0 і конденсатора Сх, подається напруга Uo від опорного джерела напруги ОДН. При цьому тригер сигналом “Пуск” встановлюється в нульовий стан на прямому виході, а на інверсному виході при цьому встановиться логічна “1”, яка відкриє схему збігу SW, і на лічильник СТ почнуть поступати імпульси опорної частоти f0 від генератора G. і на виході пристрою порівняння ПП формується сигнал “Стоп”, який встановлює тригер Т в одиничний стан на прямому виході та в нульовий стан на інверсному, що приводить до закриття схеми збігу SW.
Потенціал конденсатора підвищується за залежністю
Uc = U0 (1 – e-t/), (2.6)
де U0 – напруга на виході ОДН;
= Rх C0 – постійна кола.
Uc = U0 (1 – e-1) 0,632 Uo (2.7)
Рівняння перетворення:
N = f0 = f0 Rх C0 , (2.8)
З даного рівняння випливає, що число імпульсів, які пройшли на лічильник, пропорційне зміні опору перетворювача і відповідно зміні температури, а також, що частота імпульсів, що надійшли на лічильник за інтервал часу Тх, пропорційна значенню Rх [3].
Проаналізувавши рівняння (2.8) бачимо, що статична характеристика цього АЦП є лінійною (рис. 2.9).
Nx
Rx
Рисунок 2.9 – Статична характеристика АЦП
Рівняння похибки квантування матиме вигляд
, (2.9)
звідки випливає нелінійність характеристики (рис. 2.10).
Rx
Рисунок 2.10 – Залежність похибки квантування від вхідної величини
2.3 Регістр
Регістр - послідовне або паралельне логічне пристрій, що використовується для зберігання n-розрядних двійкових чисел і виконання перетворень над ними.
Регістр являє собою упорядковану послідовність тригерів, зазвичай D, число яких відповідає числу розрядів у слові. З кожним регістром зазвичай пов'язане комбінаційне цифровий пристрій, за допомогою якого забезпечується виконання деяких операцій над словами.
Рисунок 2.11 - Умовне графічне позначення регістру
Фактично будь-який цифровий пристрій можна представити у вигляді сукупності регістрів, з'єднаних один з одним за допомогою комбінаційних цифрових пристроїв.
Основою побудови регістрів є D-тригери, RS-тригери.
Типовими є такі операції:
прийом слова в регістр;
передача слова з регістру;
порозрядного логічні операції;
зсув слова вліво або вправо на задане число розрядів;
перетворення послідовного коду слова в паралельний і назад;
установка регістра в початковий стан (скидання).