Курсовая работа: Космп’ютеризована вимірювальна система вимірювання залежності кутової швидкості від часу

(3.1)

В діапазоні значень кута повороту :

(3.2)

Площа отвору, через який світло попадає на фоточутливий шар фотодіоду, є лінійною функцією кута повороту модулятора відносно діафрагми.

Вираз, який зв’язує вихідну напругу фотоприймача F1 з кутом повороту .

(3.3)

Шляхом нескладних перетворень отримуємо вираз, який зв’язує напругу U та кут повороту модулятора відносно діафрагми.

(3.4)

Як слідує з виразу (3.4), по вихідній напрузі фотоприймача F1 не можна точно визначити кутовє положення чи кутову швидкість валу об’єкту досліджень.

Тому використовується фотоприймач F2, призначення якого полягає у формуванні сигналу, який приймає значення логічної одиниці при та логічного нуля в іншому випадку. Його функціональну схему наведено на рис. 3.2, а працює він слідуючим чином.

При обертанні модулятору перекриваються прорізі 7 та 9 модулятора та діафрагми. Площа освітлюємого фоточутливого шару фотодіоду фотоприймача F2 при вище описаній формі прорізів модулятора та діафрагми змінюється за трикутним законом. Відповідно за трикутним законом змінюється і вихідна напруга U_F операційного підсилювача DA1. Внаслідок того, що прорізі 7 та 8 мають рівну кутову ширину, а прорізь модулятора 8 розташована на вісі , при чому ця вісь співпадає з бісектрисою кута, проміні якого обмежують конфігурацію цієї прорізі, проміжок часу між серединами фронтів трикутної напруги співпадає з часовим проміжком формування заднього фронту напруги U. Для формування імпульсу напруги U_C , який свідчить про те, що кут повороту модулятора відносно діафрагми знаходиться в межах , служить компаратор DA2, на неінвертуючий вхід якого подається опорна напруга U_П , яка дорівнює половині амплітуди напруги U_F , а на інвертуючий вхід - напруга U_F .

Виходячи з вище сказаного, можна записати рівняння перетворення ТП.

.

(3.5)

Рис. 3.2. Функціональна схема фотоприймача F2.

Рис. 3.3. Часові діаграми роботи ТП

Вираз, що зв’язує вимірюєму кутову швидкість з вихідною напругою ТП

, (3.6)

Рівняння, що зв’язує кут повороту модулятора відносно діафрагми з вихідною напругою ТП

, (3.7)

3.2 Розробка пристрою спряження тахометричного перетворювача з ЕОМ

Для реалізації пристрою для вимірювання та контролю кутової швидкості необхідно реалізувати пристрій для спряження тахометричного перетворювача з ЕОМ.

Розробляємий пристрій орієнтован на дослідження перехідних режимів ЕМПЕ, тобто нас в даному випадку не цікавить робота пристрою у реальному часі. Але це не значить, що його роботу у реальному часі неможливо реалізувати. Для цього необхідно змінити алгоритм його роботи так, щоб після кожного вимірювання проводилось обчислення кутової швидкості та вивід її значення.

Вихідний сигнал тахометричного перетворювача перетворюється у цифровий код за допомогою аналого-цифрового перетворювача. Розрізнювальна здатність пристрою за кутом повороту залежить від числа розрядів АЦП та визначається виразом

, (3.8)

де - розрізнювальна здатність за кутом повороту; n- кількість двійкових розрядів АЦП.

Задаємось значенням кутової ширини прорізі діафрагми =1⁰ виходячи з умов технічного завдання =0.1⁰ , визначаєм необхідну кількість двійкових розрядів.