Принцип работы электрической схемы проектируемого прибора.

Прибор работает следующим образом. С датчика вращения идет постоянное количество импульсов, которое необходимо подсчитать, поступают на вывод порта P3.4 микроконтроллера, который связан с встроенным таймером-счетчиком, где и происходит суммирование импульсов. Количество импульсов пропорционально относительному удлинению образца.

С датчика усилия динамометра сигналы поступают на выводы портов P3.2 и P3.3. Сбор информации с помощью двух каналов необходим для определения знака кванта усилия (минимальной величины, которую может почувствовать прибор).

Сигнал с фотодиода VD2 усиливается транзистором VT2 и поступает на фильтр низких частот, сконструированный на элементах С2 и R6. Далее сигналпоступает на логический элементDD1.3, где происходит модуляция сигнала. Затем сигнал поступает в фильтр высоких частот, построенный на элементахVD3, C3, R7. На диодеVD3 происходит демодуляция сигнала, а на элементах С3 иR7его фильтрация. Потом сигнал снова модулируется наDD1.4и идет на порт Р3.2 микроконтроллераDD3.

Все остальные каналы схемы работают аналогично первому.

Выдача данных на порт последовательного интерфейса производится в том случае, если произошло изменение на датчике на один квант или произошло переполнение таймера-счетчика, данные с которого необходимо сохранить, т.к. в противном случае они будут утеряны.

Дальнейшая обработка данных и представление их в удобном для пользователя виде, производится на ЭВМ. Передача сигнала с микроконтроллера и его преобразование из ТТЛ-уровня в уровень работы интерфейса происходит через микросхему марки MAX3232EPE, включенную по типовой схеме, рекомендованной фирмой производителем, и выдается на типовой разъем порта RS-232.

Кварцевый резонатор ZQ1 является элементом типовой схемы микроконтроллера, его частоту принимаем равной 12 МГц, т.е. время выполнения одной команды получается 1мкс, что очень удобно при подсчете. Получается целое число циклов.

Блок индикации работает следующим образом. На выходе порта Р1.0 сигнал в виде тока, если он есть, усиливается транзистором VT4, величины которого достаточно для зажигания светодиода VD8 красного цвета.

Блок сброса работает следующим образом. Вначале работы, при включении прибора, происходит зарядка конденсатора С11 через резистор R19, в результате микроконтроллером через портRST воспринимается уровень логической единицы и происходит обнуление счетчика. Когда конденсатор С11 зарядится, через резисторR19 перестает перестает бежать ток и микроконтроллером воспринимается уже уровень логического нуля, и происходит запуск таймера-счетчика. При необходимости сброса производится нажатие кнопки SB1, в результате чего конденсатор С11, заряженный в начале работы, разряжается через резистор R19 и на выводе портаRST формируется уровень логической единицы, чем и вызывается сброс. После этого он снова заряжается и по вышеописанному принципу вызывает запуск таймера-счетчика.

Элементы монтажа датчиков и прибора.

Датчики выполнены на небольших печатных платах. Каждый датчик имеет свой корпус (рис.18). Через выводы с помощью монтажного провода, датчики соединяются с микроконтроллером, установленным также на отдельной печатной плате вместе с элементами блоков индикации и сброса, микросхемой преобразования уровней. Далее провод с этой части прибора идет на порт RS-232.

Все соединительные провода крепятся к корпусу стенда с условием, чтобы они не пересекали и не находились в близи вращающихся частей.

Схема крепления и места расположения датчиков на стенде показаны на рисунке 19.

Рис. 18 Эскиз корпуса датчика прибора.

Рис. 19 Схема лабораторного стенда по определению разрывного усилия и относительного удлинения образца полимера.

1 - образец; 2 - корпус; 3 - цепь; 4 - стрелка; 5- шкала; 6 -шкив; 7 - электродвигатель; 8 – винтовые зажимы; 9 – печатная плата; 10 - ЭВМ; 11 – блок питания; 12 – коробка передач; 13 – оптопара; 14 – корпус датчиков;15 – сектор и шкала с прозрачными и непрозрачными полосками.