2 Розробка структурної схеми цифрового тахометра
Для розробки структурної схеми цифрового тахометра в якостіпервинного використаємофотоелектричний перетворювач, в вториннимвізьмемоцифровийчастотомір середніх значень.
Рисунок 2.1-Структурна схема цифрового тахометра на основі фотоелектричного сенсора та частотоміра середніх значень
В даному випадку частота обертання перетворюється в частоту пульсації, після чого до схеми ми додаємо подільник частоти k. АЦП отримує число імпульсів. DC - перетворювач коду. Це комбінаційний пристрій, призначений для зміни виду кодування інформації. Перетворювач коду, виконує перетворення інформації з двійкового коду, в двійково-десятковий код, після чого вимірювальна величина відображається на індикаторі І.
АЦП перетворює аналогову вхідну величину у вихідний цифровий код, який відповідає квантованому вихідному сигналу.
Індикатор цифрового приладу дозволяє отримати інформацію безпосередньо в цифровій формі. Для створення зображень цифр застосовуються цифрові індикатори різної конструкції. Механічними індикаторами є декілька роликів або дисків з цифрами у віконцях, в яких з'являються числа окремих роликів (дисків). Такими ВП (відліковими пристроями) забезпечені, наприклад, лічильники електроенергії. Електромеханічні індикатори містять рухливі частини із зображеннями цифр. У електричних індикаторах застосовуються лампи розжарювання люмінесцентні або газорозрядні елементи і електроннопроменеві трубки, що створюють зображення цифр.
Відліковий пристрій вимірювального приладу (аналогового або цифрового) - частина приладу, призначена для обрахунку його результатів. Він зазвичай складається з шкали і покажчика, причому рухливим може бути або покажчик, або шкала. За типом покажчика ВП підрозділяють на стрілочні і світлові [3].
2.1 Фотоелектричні перетворювачі
Фотоелектричний перетворювач (ФЕП) - це напівпровідниковий прилад, що служить для перетворення світлової енергії у електричну. Основними характеристиками ФЕП є рівняння перетворення, чутливість, спектральна і роздільна здатність. Pабота ФЕП описується і такими характеристиками: інерційністю, рівномірністю передачі рівнів яскравості, темного поля та ін.
Принцип дії фотоелектричного перетворювача (рис. 2.2) грунтується на модуляції освітлення робочої поверхні фотоелектричного елемента числом обертів.
Рисунок 2.2 - Фотоелектричний перетворювач з перериванням світлового потоку
Цей принцип засновано на перериванні освітленості робочої поверхні фотоприймача за допомогою модулятора, який має вигляд диску з виконаними в ньому радіальними отворами і який жорстко з’єднаний з валом об’єкту вимірювання. Фотоприймач освітлюється лампою через проріз модулятора. При обертанні останнього здійснюється переривання світлового потоку, який попадає на фотоприймач (наприклад, фотодіод), який реєструє імпульс фотоструму.
Із великої кількості фотоелектричних перетворювачів найбільш поширені сенсори з перериванням світлового потоку. Світловий потік спрямовується оптичною системою на обертовий диск і після переривання потрапляє на фотоелемент, який реєструє імпульс фотоструму.
У разі переривання світлового потоку на об’єкт вимірювання (вал, який обертається) необхідно насадити диск з отворами або прорізами, а на випадок відбиття нанести на об’єкт глянцеві або матові поверхні. Частота пульсаційf фотоструму з частотою обертання об’єкта вимірювання пов’язана такою залежністю:
де n – частота обертання; Z - кількість прорізів або отворів у диску.
Фотоелектричні перетворювачі використовуються для вимірювання частоти обертання та інших фізичних величин, функціонально пов'язаних з нею. Їхні переваги: широкий діапазон вимірювання (від 10-3 до 106 об/хв.), простота конструкції, мале навантаження на об’єкт вимірювання, висока завадостійкість, практично необмежений строк служби. Недоліки: похибка, зумовлена нерівномірним нанесенням отворів (прорізів, поділок, позначок); похибка від ексцентриситету між центром диска і віссю вала, на якому він встановлений.
Це прилади, що перетворюють електромагнітну енергію оптичного випромінювання в електричну енергію. Фотоелектричні прибори базуються на явищі фотоефекту. Фотоефект ділиться на зовнішній і внутрішній.
Зовнішній фотоефект полягає у вириванні електронів з поверхні речовини (частіше з поверхні металів) під дією світла [4].