Курсовая работа: Цифровой измеритель расхода воздуха
2. Входной формирователь;
3. Генератор импульсов;
4. Управляемый делитель частоты;
5. Коммутатор;
6. Устройство коррекции;
7. Счётчик импульсов;
8. Устройство индикации.
Структурная схема расходомера приведена на рис. 3.1
Входной формирователь выделяет полезный сигнал из сигнала первичного преобразователя и формирует прямоугольные импульсы.
Входной формирователь состоит из входного повторителя, фильтра нижних частот, порогового элемента. На рис. 3.2 представлены временные диаграммы, поясняющие принцип работы входного формирователя.
Сигнал с первичного преобразователя поступает на входной повторитель, далее на фильтр нижних частот с частотой среза 35 Гц. Пороговый элемент преобразует синусоидально изменяющееся напряжение в прямоугольные импульсы и ограничивает их сверху и снизу на логических уровнях.
Рис. 3.1 Структурная схема расходомера.
Рис. 3.2 Временные диаграммы:
1– сигнал после первичного преобразователя; 2 - входного повторителя; 3 – фильтра нижних частот; 4, 5 – порогового элемента.
Генератор импульсов состоит из задающего генератора и счётчика. Задающим генератором задаётся исходная частота прямоугольных импульсов, равная 32768 Гц. С выхода счётчика снимаются импульсные сигналы частотой 1024; 512; 64 Гц, используемые в различных устройствах прибора.
Управляемый делитель частоты используется, как делитель частоты с переключаемым коэффициентом деления. Подключая входы, элементы сравнения к выходам соответствующих разрядов делителя, можно получить любой коэффициент деления от 1 до 9999 и соответственно время цикла измерения от 1/64 сек. до 156 сек.
За время такта (1/64 сек.) в коммутатор поступает 8 импульсов 512 Гц. На выходах коммутатора последовательно появляются импульсы длительностью 1/512 сек. (рис. 3.3).
Рис. 3.3 Временные диаграммы.
1 – импульсы после устройства коррекции; 2, 3, 4 – коммутатора; 5 - управляемого делителя частоты.
Устройство коррекции посылает пачку импульсов в счётчик.
Счётчик импульсов предназначен для подсчёта числа импульсов, поданный на её вход из устройства коррекции.
Устройство индикации служит для вывода информации о текущем расходе на индикаторы.
4 Разработка принципиальной схемы
Отечественная промышленность выпускает обширную номенклатуру интегральных микросхем. Цифровые микросхемы включают в себя логические и арифметические устройства, триггеры, запоминающие устройства и микропроцессорные комплекты.
В основу классификации цифровых микросхем положены следующие признаки: вид компонентов логической схемы (биполярные, униполярные), способ соединения полупроводниковых приборов в логическую схему и вид связи между логическими схемами.
По этим трём признакам логические микросхемы классифицируются: РТЛ – схемы, входная логика которых осуществляется на резисторных цепях; РЕТЛ – схемы с резисторно-емкостными связями; ДТЛ – схемы, входная логика которых осуществляется на диодах; ТТЛ и ТТЛШ – схемы, входная логика которых выполняется многоэмиттерным транзистором; НСТЛМ – схемы с непосредственными связями на МОП-структурах; И2 Л – схемы с совмещёнными транзисторами (интегрально-инжекционные логические).
РТЛ, РЕТЛ, и ДТЛ – схемы первого поколения микросхем низкочастотные с малой степенью интеграции снимаются с производства, появившиеся И2 Л (серия К583 и др.), наоборот завоёвывают прочные позиции как наиболее перспективные биполярные схемы для БИС.
В основном цифровые микросхемы относятся к потенциальным схемам: сигнал на их входе и выходе представляется высоким и низким уровнями напряжений. Этим состояниям сигнала ставится в соответствие логические значения «1» и «0». К числу электрических параметров, которые достаточно полно характеризуют эти микросхемы различных серий и позволяют сравнивать их между собой, относятся: напряжение питания и логические уровни, потребляемая мощность и помехоустойчивость, нагрузочная способность и быстродействие.
Широкое применение для построения устройств автоматики и вычислительной техники находят цифровые микросхемы ТТЛ - серий К155, К555, К531. Эти микросхемы обеспечивают построение различных цифровых устройств, работающих на частотах до 50 МГц, однако, их существенным недостатком является большая потребляемая мощность. В ряде случаев, где не нужно такое высокое быстродействие, а необходима минимальная потребляемая мощность, находят применение интегральные микросхемы серий К176 и К561.
Микросхемы серий К176 и К561 изготовляются по технологии комплементальных транзисторов структуры металл – окисел – полупроводник (КМОП). Основной особенностью микросхем является ничтожное потребление тока в статическом режиме – 0,1…100 мкА.
Номинальное напряжение питания микросхем серии К176 9 В + 5%, однако, они сохраняют работоспособность в диапазоне питающих напряжений 5…12 В. Для микросхем серии К561 гарантируется работоспособность при напряжение от 3 до 15 В.
Микросхемы серий К561 являются современными, они превосходят микросхемы серии К176 по всем параметрам, однако номенклатура микросхемы серии К561 лишь частично