3. Розробка функціональної схеми цифрового товщиноміра

Функціональна схема містить інформацію про способи реалізації пристроєм заданих функцій. За такою схемою можна визначити, як здійснюються перетворення і які для цього необхідні функціональні елементи. Кожен функціональний елемент містить лише ті входи і виходи, які необхідні для його коректної роботи. Дана схема розробляється на основі структурної схеми для кожного блоку, в результаті з окремих функціональних елементів складається загальна функціональна схема об'єкту.

Функціональна схема приладу представлена в додатку А.

В даному приладі в якості сенсора використаний ємнісний перетворювач на основі плоского конденсатора з параметрами: площа кожної пластини - S=10^-4 м², який вимірює товщину в діапазоні від 1мм до 10 мм та перетворює в ємність та має похибку 0,1%, а в якості вторинного приладу використано цифровий вимірювач параметрів електричного кола, який має наступні елементи:

Пристрій порівняння – компаратор К561ІП2 має наступні характеристики: тип виходу >,=,<; напруга живлення 3-15 В, струм споживання 0,7 мА,температуру середовища від -45 до 85 ^оС.

Тригер К155ТВ1 має такі дані: напруга живлення 5 В, струм споживання 20 мА, тактова частота не більше 15 мГц.

Лічильник СТ2 – К155ІЕ2: напруга живлення 5 В ,струм споживання не більше 53 мА, температуру середовища від -10 до +70 ^оС [6].

Опір зразкового резистора R=1 МОм, частота генератора зразкових імпульсів f₀ =1  МГц.

Опорне джерело напруги має такі характеристики: напруга 8 В , коефіцієнт стабілізації 15.

Подільник ємності k=100.

А також застосовані наступні елементи:

Мікросхема К155ИР15 являє собою регістр який має такі характеристики: напруга живлення 5 В ,струм споживання не більше 72 мА.

Перетворювач коду типу К514ІД1: напруга живлення 1-20 В, струм споживання  не більше 90 мА,температуру середовища від -45 до 85 ^оС.

В якості індикатора використаємо рідиннокристалічний індикатор Напруга живлення таких індикаторів E_ж= 4÷30 В. Частота генераторів які використовуються, f=2÷200 Гц. Час зміни стану такого індикатора 50÷200 мс. Струм живлення складає 5÷500 мкА. Термін служби 20÷30тис. год. Температурний діапазон 0÷ +50 ˚С [7].

Принцип дії цифрового товщинаміра:

У такому цифровому приладі на коло, складене з R₀ і ємнісного перетворювача, подається напруга U_o 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.

Для того щоб реалізувати неперервний режим роботи, тоді після вимірювання періоду необхідно вихідну інформацію двійкового лічильника зберегти в регістрі RG, а потім обнулити лічильник СТ2. Таким чином, після виконання даних дій, СТ2 буде готовий до вимірювання наступного періоду.

Перетворювач коду DC забезпечує перетворення інформації з двійкового в двійково-десятковий код, після чого вимірювальну величину відображено на індикаторі І.