WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Цифровий частотомір-хронометр. - Реферат

Цифровий частотомір-хронометр. - Реферат

допомогою перемикача S1б здійснюється відбір позначок часу, які у випадку вимірювання частоти використовуються пристроєм автоматики для формування стробувальних імпульсів відповідної тривалості, перемикачем S1в здійснюється відбір позначок часу, які у випадку вимірювання часових інтервалів передаються до лічильника імпульсів через ключ з тригерним керуванням і використовуються як імпульси наповнення цих інтервалів. Усі три перемикачі одночасно фіксуються в ідентичних положеннях.
Для кожного із п'яти піддіапазонів частотоміра має забезпечуватися співвідношення: N=100Fmax(кГц)?t(с), де N=9999, Fmax(кГц) - максимальне (номінальне) значення частоти, яке може бути виміряне при виборі того чи іншого піддіапазону, виражене в кілогерцах, ?t(с) - час лічби (тривалість стробімпульсу), виражений у секундах. З цього співвідношення визначаємо:
Fmax(кГц)=N/1000?t(с)=9,999/?t(с) (1)
Користуючись схемою, яку подано на рис. 2, та формулою (1), можна скласти таблицю значень кількісних показників частотоміра для всіх можливих піддіапазонів вимірювання.
Положення перемикача S1 1 2 3 4 5
Децимальну крапку індикує світлодіод HL1 HL2 HL3 HL4 -
Частота позначок часу, f0 0,1 Гц 1 Гц 10 Гц 100 Гц 1 кГц
Тривалість лічби (час вимірювання), ? t 10 с 1 с 0,1 с 0,01 с 0,001 с
Максимальне значення частоти, яке можна виміряти, Fmax 0,9999 9,999 99,99 999,9 9999
Ціна одиниці наймолодшого розряду 0,1 Гц 1 Гц 10 Гц 100 Гц 1 кГц
Для кожного із п'яти піддіапазонів хронометра має виконуватись співвідношення: N=f0(Гц)?tmax (с), де N=9999, f0(Гц) - частота позначок часу, виражена в герцах, ?tmax(с) - максимальна тривалість вимірюваного інтервалу часу, виражена в секундах. З цього співвідношення визначаємо:
? tmax(с)=N/f0(Гц)=9999/f0(Гц) (2)
Користуючись схемою, яку подано на рис. 3, та формулою (2), можна скласти таблицю значень кількісних показників хронометра для всіх можливих піддіапазонів вимірювання:
Положення перемикача S1 1 2 3 4 5
Децимальну крапку індикує світлодіод HL1 HL2 HL3 HL4 -
Частота позначок часу, f0 10 кГц 1 кГц 100 Гц 10 Гц 1 Гц
Максимальна тривалість вимірюваного інтервалу часу,
?tmax 0,9999 c 9,999 c 99,99 c 999,9 c 9999 c
Ціна одиниці наймолодшого розряду 0,0001 c 0,001 c 0,01 c 0,1 c 1 c
3) Формувальний пристрій та ключ з тригерним керуванням. Принципову електричну схему формувального пристрою і ключа з тригерним керуванням подано на рис. 4. У статті [4] описано принцип роботи цих вузлів.
4) Пристрій автоматики. Схему пристрою подано на рис.5, а часові діаграми, які пояснюють його роботу, - на рис.6. До його складу входять: два D-тригери DD17.1 і DD17.2 (компоненти мікросхеми К155ТМ2), два інвертори DD18.3 і DD18.4 (компоненти мікросхеми К155ЛА3) і транзистор VT1. Тригери DD17.1 і DD17.2 мають входи R і S, які служать для асинхронного встановлення їх у нульовий або одиничний стан (рівень логічного нуля або логічної одиниці на прямому виході), шляхом подавання на один із них логічного нуля. Якщо інверсний вихід тригера з'єднати з входом D, одержиио лічильний тригер, який буде ділити частоту імпульсів, які подаються на вхід С, на два. У цьому випадку як лічильний працює тригер DD17.1. Тригери К155ТМ2 спрацьовують під час проходження позитивних перепадів напруги на вході С. Вважатимемо, що прилад працює як частотомір, тобто перемикач роду роботи S2а (спарений з перемикачем S2б) перебуває в положенні 1. На вхід С тригера DD17.1 поступають імпульси від генератора позначок часу (діаграма а). Частота повторення цих імпульсів залежить від положення перемикача піддіапазонів S1б і може набувати значень 0,1 Гц, 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1000 Гц.
Під час проходження одного з імпульсів тригер DD17.1 переходить в одиничний стан (діаграма б) і сигналом логічної одиниці на прямому виході (вивід 5) відкриває електронний ключ DD18.1. Починаючи з цього моменту часу, імпульси напруги вимірюваної частоти проходять через ключ та інвертор DD18.2 і поступають на вхід С1 лічильника імпульсів DD1 (вивід 14).
У момент проходження фронту наступного імпульсу тригер DD17.1 повертається в попередній нульовий стан і сигналом логічної одиниці на інверсному виході (вивід 6) переводить тригер DD17.2 в одиничний стан (діаграма в). У свою чергу тригер DD17.2 рівнем логічного нуля на інверсному виході (вивід 8) блокує вхід пристрою автоматики від дії позначок часу, а рівнем логічної одиниці на прямому виході (вивід 9) запускає очікувальний мультивібратор, зібраний на транзисторі VT1. Електронний ключ DD18.1 закривається рівнем логічного нуля на прямому виході тригера DD17.1. Починається індикація кількості імпульсів у пакеті, поданому на вхід лічильника імпульсів.
З появою рівня логічної одиниці на прямому виході тригера DD17.2 (вивід 9) через резистор R5 починає заряджатися конденсатор C3, через що збільшується напруга на базі транзистора VT1 (діаграма г). Як тільки вона досягне значення приблизно рівного 0,6В, транзистор відкривається, і напруга на його колекторі зменшується майже до нуля (діаграма д). При цьому на виході елемента DD18.5 виникає сигнал логічної одиниці, який, діючи на входи R0 мікросхем лічильника, здійснює його скид у нульовий стан. Одночасно сигнал логічного нуля, який з'являється на виводі 11 інвертора DD18.4 (діаграма е), перемикає тригер DD17.2 і очікувальний мультивібратор у вихідний стан. Конденсатор C3 швидко розряджається через діод VD2 та мікросхему DD17.2.
З появою на вході тригера DD17.1 наступного імпульса зразкової частоти починається новий цикл роботи приладу. Знову відбувається лічба імпульсів, за нею індикація, за індикацією - скид. Далі перелічені процеси будуть повторюватися.
У режимах лічби кількості імпульсів або вимірювання тривалості часових інтервалів, коли перемикач роду роботи S2а перебуває відповідно в положеннях 2 і 3, на вході S тригера DD17.1 діє сигнал логічного нуля, він блокує тригер від дії на нього імпульсів зразкової частоти, які поступають на вхід С. На прямому виході тригера (вивід 5) діє сигнал логічної одиниці, який підтримує електронний ключ DD18.1 у відкритому стані. Через відкритий ключ у першому випадку до лічильника будуть передаватися перелічувані імпульси зі входу ?S1, в другому випадку - позначки часу від ключа з тригерним керуванням. Скид лічильника при таких вимірюваннях здійснюється ручним способом - натискуванням на кнопку S4 "скид".
Пристрій автоматики монтується на платі разом з кварцовим генератором і подільником частоти, про що йтиметься нижче.
4)Кварцовий генератор з подільником частоти. Схема кварцового генератора і подільника частоти аналогічна до описаної в статті [4]. Різниця тільки в тому, що в схемі цієї конструкції збільшено на два розряди подільник частоти. Ці додаткові розряди формують позначки часу з частотами 1Гц і 0,1Гц.
5) Лічильник імпульсів, пристрій індикації та блок живлення приладу нічим не відрізняються від аналогічних вузлів секундоміра [4].
Література
1. Электронные измерения / Под. ред. В.Н. Малиновского.- М.:Энергоиздат, 1982.- С. 217-237.
2. Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам.- К.: Техника, 1980.- С. 391-457.
3. Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств.- М.: Радио и связь, 1998.- С. 3-12.
4. Жила О.І, Мартинюк О.С. Електронний секундомір з цифровим відліком для навчальних дослідів з фізики // Науковий вісник ВДУ ім. Лесі Українки, № 14, 1999.- С. 74-81.
Loading...

 
 

Цікаве