Инкрементного преобразователь перемещений

 

Московский Авиационный Институт

(национальный исследовательский  университет)

 

 

Курсовой  проект

По  электронике

 

На тему << инкрементного преобразователь перемещений>>

 

 

 

 

                                                                                           Выполнили работу

                                                                                                        Студенты группы;  03-330

                                                                                          Барзани Бурхан . Б                                                                

                                                                                       

                                                                                                 Проверил:

                                                                                                                  Проф: Бусурин В.И

 

 

 

Москва 2012 г

 

введение

 

Микроэлектроника является продолжением развития полупроводниковой  электроники, начало которой было положено 7 мая 1895 года, когда полупроводниковые  свойства твердого тела были использованы А.С.Поповым для регистрации электромагнитных волн.

Дальнейшее развитие полупроводниковой  электроники связанно с разработкой  в 1948 году точечного транзистора (американские ученые Шокли, Бардин, Браттейн), в 1950 году – плоскостного биполярного транзистора, а в 1952 году полевого (униполярного) транзистора. Наряду с транзисторами  были разработаны и стали широко использоваться другие различные виды полупроводниковых приборов: диоды  различных классов и типов, варисторы, варикапы, тиристоры, оптоэлектронные  приборы (светоизлучающие диоды, фотодиоды, фототранзисторы, оптроны, светодиодные и фотодиодные матрицы).

Создание транзистора  явилось мощным стимулом для развития исследований в области физики полупроводников  и технологий полупроводниковых  приборов. Для практической реализации развивающейся полупроводниковой  электроники потребовались сверхчистые  полупроводниковые и другие материалы  и специальное технологическое  и измерительное оборудование. Именно на этой базе стала развиваться микроэлектроника.

Следует отметить, что основные принципы микроэлектроники – групповой  метод и планарная технология – были освоены при изготовлении транзисторов в конце 50 годов.

Первые разработки интегральных схем (ИС) относятся к 1958 – 1960г.г. В 1961 – 1963г.г. ряд американских фирм начали выпускать простейшие ИС. В то же время были разработаны пленочные  ИС. Однако некоторые неудачи с  разработками стабильных по электрическим  характеристикам пленочных активных элементов привели к преимущественной разработке гибридных ИС. Отечественные  ИС появились в 1962 – 1963г.г. Первые отечественные  ИС были разработаны в ЦКБ Воронежского завода полупроводниковых приборов (схемы диодно-транзисторной логики по технологии с окисной изоляцией  карманов). По технологии изготовления эти схемы уступали 2 года западным разработкам.

 

 

 

1) Исходные данные:

- диапазон измерений: D=20мм.

- относительная погрешность измерения:  δx=0.05%

- Кол-во отсчетов  на период α=4

2) Определим абсолютную погрешность измерения: Δx

Δx = D*δx

=20мм*0,05%

=0.01мм  =10MkM

3) Определим количество разрядов N счетчика:

2^N > 20/0,01 = 2000 => 2¹¹ >2000         N=11

4) длины за 1 период , T

       T =4* Δx

=4*0,01мм

=0,04 мм   (рис.1)

5) Расчет мощности свето-излучающий диод АЛ108А

Мощность излучения : не менее 1,5 мВт при 100 мА    (рис.2)

При P_сд = 0,75 мВт , то I_сд = 50 мА

Θ, град = 25^o

 

 

 

 

 

 

(рис.1)

 

 

 

 

 

 

(рис.2)

 

 

 

 

6) Расчет оптической мощности, падающей на фотоприемники ФП1 и ФП2:

6.1) P_ФП = k_пот*k_маска1(x)*P_сд

 

 

 

 

_{6.2) Определение коэффициента потерь:  (рис.3)}

 

 

  

                          (рис.3)

 

 

 

 

 

 

r_фп=1,125  r_п=1,44

 

 

 

 

7) Определим максимальную мощность на фотоприемниках:

P_ФП = ½*k_пот*P_сд

    (рис.4)

 

    (рис.5)

 

 

                                                     (рис.4)

 

 

 

                                                     (рис.5)

 

 

 

 

 

8) Ток фотодиода и максимальный ток.

 

       I_фд1 = I_T + S_фд*P_фд1 =   (рис.6)

I_фд1 = I_T + S_фд*P_фд1 =   (рис.7)

 

 

 

                                                                        (рис.6)

 

 

 

 

                                                         (рис.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

9)  Преобразователь ток напряжение. (рис.8)

                   (рис.8)

 

 

 Произведем выбор с учетом того, что:

9. 1) чем больше , тем больше погрешность,

9.2) необходимо выполнить условие для сопротивлений:

        Пусть R2₁= 20кОм, тогда 

Uвых1_max = 147 мкА*20кОм = 2.94В        (рис.9)

Uвых1_min = 0.1 мкА*20кОм 0.00В        (рис.10)

     

               

(рис.9)

              

(рис.10)

 

 

 

 

10) Компаратор.

10.1)компаратор 1,2

 

 

В результате получаем релейную гистерезисную  характеристику

    

 

 

 

 

 

 

Найдем значения Есм ,R4 ,R5 и R6:

 

R5

R5

 

 

 

 U_вх⁺⁺ =

  U_вх^+- =

Следовательно

U_срав – U_отп =  =>> 0,2 ==>> R4 = =

 

 

R6=0,101 кОм

Е_см = U_вх⁺⁺ =

=

Е_см = U_вх^+- =

 

Е_см=1,44B

R4=  R5=  R6=0,101 кОм

 

 

 

 

 

Запишем условия  движения вверх и вниз:

- для движения  вверх ( ₎:

_,

- для движения  вниз ( ₎:

_.

1. Разработаем схему реализации счета для движений вверх и вниз:

 

 

 

2. Реализуем отображение информации на семисегментных индикаторах:

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Бусурин В.И. , Можаев В.А., Шеленков В.М. Микроэлектронные устройства САУ ЛА: Учебное пособие. – М.: Изд-во МАИ, 2011.-200 с.

2. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. М.: Юнимедстайл, 2002 – 448 с.

3. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов. – СПб.: Политехника, 1996. – 885 с.

4. Миловзоров О.В., Панков И.Г. Электроника: Учебник для вузов. – 2-е изд.- М.:  Высш. шк., 2005 - 288 с.

5. Аналоговая и цифровая электроника:  Учебник для вузов. Под ред. О.П.Глудкина – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 768 с.

6. Лячин В.И., Савёлов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001. – 448 с.

7. Хоровиц Л., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер с. Англ., М.:Мир, 2001 -830 с.

8. Крекрафт Д., Джерджли С. Аналоговая электроника. Схемы, системы, обработка сигнала. – М.: Техносфера, 2005. – 360 с.

9. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники.: Мир, 2001- 379 с.

10. Пейтон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. – М.: БИНОМ, 1994 – 352 с.: ил.

11. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник /Якубовский С.В. и др. – М.: Энергия - 1990. – 496 с.