Устройство формирования импульса заданной длительности

					КР.ЭиИИТ.10.64.63	Лист
Изм.	Лист	№ докум	Подпись	Дата

 

Введение

Целью данной работы является разработка устройства формирования импульса заданной длительности, амплитудой импульса –(12+ 0,5)В, длительностью равной-1,8 секунды и точностью формирования – 0,1%.

Для разработки такого устройства нам потребуется  подобрать точный кварцевый генератор  частотой 10000Гц(10кГц), счётчик импульсов  и другие элементы.

Формирователь импульсов - это электронное  устройства для генерирования и  преобразования электрических импульсов ,в основном прямоугольной, трапециевидной, линейно изменяющейся, т.е. треугольной и экспоненциальной формы. Основными элементами формирователей импульсов являются линейные электрические элементы и электронные ключи. Функции линейных элементов выполняют импульсные усилители, RC- или LC-цепочки, импульсные трансформаторы и линии задержки. В качестве ключей используются диоды, транзисторы, электровакуумные и газонаполненные лампы, ферритовые сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса, туннельные диоды. Наиболее широко для формирования импульсов применяются импульсные усилители и транзисторы в ключевом режиме. Формирование импульсов происходит за счёт ограничения уровня сигнала или переключения тока в выходной цепи. Основным типом таких устройств является амплитудный ограничитель. Регенеративные формирующие устройства с положительной обратной связью позволяют получать как отдельные импульсы, так и их последовательности. К числу таких устройств относятся: триггеры, мультивибраторы, блокинг-генераторы и генераторы линейно изменяющегося напряжения. Такие формирователи импульсов выполняются главным образом в виде интегральных схем на базе усилителей постоянного тока.

 

 

1. Обоснование структурной схемы

Пуск SB1

Формирователь DD5.1, DD5.2

Инвертор DD1.4

Одновибратор

 

Генератор опорных частот

Мультиплексор

Счётчики

ключ DD1.3

 

Рис. 1.1 Структурная схема цифрового измерителя электрической емкости.

    При нажатии кнопки “Пуск SB1” сигнал поступает на Формирователь DD5.1, DD5.2 (определённой длительности, фронт и спад которого несколько задержаны). Далее сигнал поступает на инвертор DD1.4, обеспечивающий установку в исходное состояние счетчиков DD9...DD12 и триггера DD7, следом запускается одновибратор (DD5.3, DD5.4). Импульс с одновибратора открывает ключ DD1.3 разрешающий прохождение счетных импульсов от генератора опорных частот. После, получившийся сигнал поступает на счётчики, где формируется 4-х разрядное число, которое далее поступает на индикацию. Если же измеряемая величина больше заданного предела, то со счетчика идет импульс переполнения на

мультиплексор, который перезапускает цикл и  повышает предел.

 

2.Функцональная схема устройства.

 

 

                                         Принцип работы:

Для начала следует выбрать частоту генератора она будет равна 10000Гц(10кГц).При нажатии на кнопку Пуск сигнал поступает на S триггер,  триггер становится в единичное положение, в результате чего на элемент “И” подаётся единица и импульс от генератора будет проходить на счётчик импульсов. Как только счётчик импульсов досчитает до 10000 происходит переполнение и происходит сброс.Длительность 1.8 секунды получается таким образом, как только триггер устанавливает единицу, происходит резкий скачок напряжения, первый триггер переключается в единичное положение, и сразу же после переключения первого триггера, автоматически переключается и второй триггер так же в единичное положение. Далее поступающий сигнал сбрасывает оба триггера, сигнал кончается и в результате получается длительность равная 1.8 секунды.

Подбор счётчика импульсов.

Счетчиком называется типовой функциональный узел компьютера, предназначенный для счета входных импульсов. Счетчик представляет собой связанную цепочку Т-триггеров, образующих память с заданным числом устойчивых состояний .

Разрядность счетчика n равна числу T-триггеров. Каждый входной импульс изменяет состояние счетчика, которое сохраняется до поступления следующего сигнала. Значения выходов триггеров счетчика отображают результат счета в принятой системе счисления. Логическая функция счетчика обозначается буквами СТ (counter). Список микроопераций счетчика включает предварительную установку в начальное состояние, инкремент или декремент хранимого слова, выдачу слов параллельным кодом и др.

Входные импульсы могут поступать  на счетчик как периодически, так  и произвольно во времени.

Основное  применение счетчиков:

• Образование последовательности адресов команд программы (счетчик команд или программный счетчик);
• Подсчет числа циклов при выполнении операций деления, умножения, сдвига (счетчик циклов);
• Получение сигналов микроопераций и синхронизации;
• Аналого-цифровые преобразования и построение электронных таймеров (часов реального времени).

Счетчик характеризуется  модулем и емкостью счета. Модуль счета определяет число состояний  счетчика. Модуль двоичного n-разрядного счетчика выражается целой степенью двойки М = 2ⁿ. После счета числа импульсов счетчик возвращается в начальное состояние. Таким образом, модуль счета (или коэффициент пересчета) определяет цикл работы счетчика, после которого его состояние повторяется. Поэтому число входных импульсов и состояние счетчика однозначно определено только для первого цикла.

В счетчиках  используются три режима работы: управления, накопления и деления. В режиме управления считывание информации производится после  каждого входного счетного импульса. В режиме накопления главным является подсчет заданного числа импульсов  либо счет в течение определенного  времени. В режиме деления (пересчета) основным является уменьшение частоты  поступления импульсов в К_сч раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

Счетчики  классифицируют по следующим признакам:

• Способу кодирования — позиционные и непозиционные;
• Модулю счета — двоичные, десятичные, с произвольном постоянным или переменным модулем;
• Направлению счета — простые (суммирующие, вычитающие) и реверсивные;
• Способу организации межразрядных связей — с последовательным, сквозным, параллельным и комбинированным переносами (заемом);
• Типу используемых триггеров — Т, JK, D в счетном режиме;
• Элементному базису - потенциальные, импульсные и потенциально-импульсные.

Для разработки устройства формирования импульса заданной длительности,я подобрал счётчик марки К555ИЕ5.

 
Для того чтобы на счётчике посчитать 18000 импульсов я подобрал счётчик  построенный на микросхеме К555ИЕ5.

 

 
3. Расчет составляющих.

Исходные данные: 

• Диапазон  изменения  емкости  – 1– 2000 мкф;
• Диапазон временного интервала – 1 – 2000 мкс;
• Амплитуда формируемого импульса - (4,4 - 5)В;

 

           ,

 где   - ток заряда конденсатора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходя из эмпирических соображений  R7 и R8 должны быть максимально точно равны 1кОм.

 

 

 

 

4. Перечень элементов устройства индикации измерителя.

 

        Принципиальная  схема приведена в приложении 1.

 

Перечень  элементов устройства индикации  измерителя

Поз. Обозна- чение.	Наименование	Кол.
R1 R2 R3,R4 R5 R6 R7   R8     C1   С2         DD1 DD2-4 DD5 DD6	Резисторы МЛТ-0,125 – 62000 Ом  ± 5 % МЛТ-0,125 – 22000 Ом  ± 5 % МЛТ-0,125 – 100000 Ом  ± 5 % МЛТ-0,125 – 20000 Ом  ± 5 % МЛТ-0,125 – 10000 Ом  ± 5 % МЛТ-0,125 – 100000 Ом  ± 5 %   СП5-3 –  1000 Ом  ± 5 % Конденсаторы.   К10-17А Н50  0.1 мкФ ОЖ0.460.172 ТУ   К10-17Б 510 пф М47. ОЖ0.460.172ТУ   Микросхемы   К561ЛА7 K561ИЕ8 K561ЛЕ5 K561КП1	1 1 2 1 1 1   1     1   1       4 3 2 2
DD7 DD8 DD9-12     HG1-6     VD1	K561TM2 K176ИЕ1 K176ИЕ4   Индикаторы ИВ6   Диоды КД522	1 1 4     6     1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет потребляемой мощности

 

Расчет  потребляемой мощности приведен в таблице.

 

Элемент	Iпот, мА	Uпит, В	Количество, шт.	Р общ, мВт
К561ЛА7	0.3	5	4	6
K561ИЕ8	0.3	5	3	4,5
K561ЛЕ5	0.3	5	2	3
K561КП1	0.2	5	2	2
K561TM2	0.2	5	1	1
K176ИЕ1	0.2	9	1	1.8
K176ИЕ4	0.2	9	4	7.2
КД522	100	1	1	100

Исходя из расчетов общая  мощность потребляемая измерителем  составляет

125,5мВт.

 

Заключение

В представленной курсовой работе спроектирован цифровой измеритель ёмкости, предназначенный для измерения емкости от 1 до 2000мкФ.Устройство разработано по принципу емкость-время, результат измерения выводится на цифровые ламповые индикаторы. Измеритель емкости питается от батарейки крона 9 В, что делает его портативным и более удобным. 

Список литературы

 

1. Курочкина  Л. А. Цифровой измеритель емкости  оксидных конденсаторов. — Радио, 1988, N8, С. 50-52. 
2. Шелестов И. П. Радиолюбителям: полезные схемы. Кн. 2. — М.: "Солон", 1998. 
3. Бирюков С. А. Цифровые устройства на КМОП-интегральных микросхемах. 2-е изд., перераб. и доп. — М.:Радио и связь, 1996. 
4. Быстров Ю. А. и др. Оптоэлектронные устройства в радиолюбительской практике — М.: Радио и связь, 1995