Антиплагиат полный Деревенко П.А. (1230293), страница 3
Текст из файла (страница 3)
30 Сопротивление первой ветви при изменении 30частоты от 45 до 55 Гц (пределы шкалы прибора) будет уменьшаться,сопротивление второй ветви от частоты не зависит.Следовательно, как отношение сопротивлений параллельных ветвей, так иугол поворота подвижной части прибора зависят от частоты.Для уменьшения погрешности, обусловленной несинусойдальностью формыкривой напряжения (высшие гармоники), прибор включается через фильтр.1.3 Электромагнитный частотомерСхема электромагнитного частотомера представлена на рисунке 1.4.В одной параллельной ветви прибора соединены последовательно катушкалогометра A1, конденсатор C1 и реактивная катушка L1, которые настроены врезонанс при частоте f1.
Другая параллельная ветвь также состоит из катушкилогомера A2, конденсатора C2 и реактивной катушки L2, которые настроены врезонанс при другой частоте f2.На рисунке 1.5 даны кривые токов в катушках прибора в зависимости отчастоты. Из 30 приведенного рисунка видно, что при изменении частоты от f1 30 до f2каждому значению частоты соответствует определенное отношение токов I1/I2,следовательно, и определенный угол поворота подвижной части прибора. Такимобразом, представляется возможным на шкале прибора нанести значение16частоты.Рисунок 1.4 – Схема электромагнитного частотомераИз приведенного рисунка так же видно, что некоторые отношения токов I1/I2,имеющие место в границах резонансных частот f1 - f2 (в границах 30 шкалыприбора), могут иметь место и вне этих границ.
30 Таким образом, у этихчастотомеров могут быть области ложных 30 значений.Рисунок 1.5 – Токи в параллельных ветвях частотомера при разной частоте171.4 Электродинамический частотомерПримером применений электродинамического измерительного механизмадля измерения частоты может служить частотомер, схема которого представленана рисунке 1.6.В приборе применен измерительный механизм электродинамическогологометра.Первая подвижная катушка Б1 и последовательно соединенный с нейконденсатор C1 образуют первую параллельную ветвь.
Вторая подвижнаякатушка Б2 и соединенные последовательно неподвижная катушка A,реактивная катушка L, конденсатор C2 и добавочное сопротивление rд образуютвторую параллельную ветвь прибора. Сопротивление rщ является подгоночным.Индуктивность L и емкость C2 подобраны так, чтобы при некотором среднемзначении частоты, измеряемой данным прибором, было выполнено условиерезонанса.В этом случае ток I2рез совпадает по фазе с напряжением U и отстает от токаI1 на 90°.
Вследствие этого вращающий момент M1, создаваемый токами,идущими по катушкам A и Б1, равен нулю.Рисунок 1.6 – Схема электродинамического частотомера18Под действием вращающего момента M2, созданного током I2, идущим покатушкам A и Б2, катушка Б2, повернется и займет положение, при которомэнергия магнитного поля будет наибольшей, то есть когда оси магнитныхпотоков (катушек) совпадут.При всяком изменении частоты от ее резонансного значения ток I2 будетизменяться по величине и фазе. При этом увеличение частоты вызовет сдвигтока I2 от напряжения на угол одного знака, уменьшение частоты – на уголдругого знака.Частотомер включается в измеряемую цепь через автотрансформатор сноминальными первичными напряжениями 36 – 100 – 127 и 220 В. Класс еготочности – 0,2.
Пределы измерения частоты прибора ±10 % среднего значения.Приборы изготавливаются на разные средние значения частоты – от 50 до1500 Гц.1.5 Цифровой частотомерЦифровой частотомер – измерительный прибор, который показываетзначение измеряемой частоты электрического сигнала в десятичной форме.Частотомеры способны измерять значение частоты от нескольких колебаний всекунду (герц, Гц) до очень высоких частот порядка тысяч мегагерц (МГц). Вчастотомерах используются декадные счетчики. Принцип работы данногочастотомера построен на использовании счетчика, который накапливаетколичество входящих импульсов за определенный период времени.
Послезаданного периода, известного, как время затвора, значение счетчика передаетсяна дисплей, и счетчик сбрасывается в ноль. Структурная схема данногочастотомера представлена на рисунке 1.7.Временные диаграммы на рисунке 1.9 дают точную иллюстрацию процессоввнутри частотомера. Диаграмма А показывает, что на входе управлениязапуском/остановкой счетчиков сначала (слева на диаграмме) действует уровеньлогического 0, затем этот вход точно на 1 секунду переходит в состояниелогической 1 и затем вновь возвращается к логическому 0.
На диаграмме В19показана непрерывная цепочка импульсов неизвестной частоты, поступающихна измерительный вход частотомера.Рисунок 1.7 – Структурная схема частотомераСостояние входа управления запуском/остановкой счетчиков иизмерительного входа связаны с логической операцией «И», на рисунке 1.8представлена таблица истинности элемента «И». На диаграмме С показанытолько те импульсы, которые прошли через логический элемент «И». Этиимпульсы переключают счетчики.
Диаграмма D дает временную разверткудесятичных чисел, последовательно появляющихся на индикаторах. Обратитевнимание, что «счет» на индикаторах начинается из состояния 00 (в исходномсостоянии индикаторы очищены). Затем в течении 1 секунды они успевают«сосчитать» до 11. Значение частоты измеряемого сигнала (представленного нарисунке 1.9) равно, следовательно, 11 Гц (11 импульсов/с).Рисунок 1.8 – Элемент «И» и его таблица истинности20Рисунок 1.9 – Временные диаграммы при измерении частоты 11 Гц1.6 Анализ средств измеренияРассмотрев данные виды частотомеров, можно понять, что цифровойчастотомер не ограничивается рамками определенной шкалы, а так женоминальным напряжением, как другие, рассмотренные ранее.
Настроив схемууправления по-другому, начать счет частоты можно не с 0, а с 10 и так далее,тем самым увеличив подсчет частоты до огромных величин. Текстолитовыеплаты, на которых строятся цифровые частотомера – имеют сложную структурыи занимают приличное количество места, поэтому для уменьшения занимаемогопространства мы воспользуемся микроконтроллером, который выполняетфункции подсчета, схемы управления и контроля динамической индикации.21222 МИКРОКОНТРОЛЛЕР PIC18F4522.1 Историческая частьПервый микропроцессор был создан в 1970 году, представлен на рисунке2.1.Рисунок 2.1 – Первый массовый микропроцессорЭто было удивительное устройство. Впервые удалось поместить ЦПкомпьютера на отдельный кристалл, то есть впервые появился компьютермаленьких размеров по низкой цене.
Сперва некоторые рабочие средства, такиекак память и интерфейсы ввода-вывода, были реализованы внемикропроцессора, и рабочая система по-прежнему должна была состоять избольшого числа микросхем. Постепенно микропроцессоры становились всеболее самодостаточными и уже могли содержать на том же кристалле разныетипы памяти.
В то же время центральный процессор становился все болеемощным и быстродействующим и очень скоро превратился из 8-разрядного в16- и 32-разрядное вычислительное устройство. Со временем люди поняли, чтомикропроцессоры можно использовать для управления и контроля за многимиустройствами. Поэтому появилась отдельная категория микропроцессоров,которая предназначалась для контроля за определенными действиями, а не дляобработки больших чисел. Спустя некоторое время эти микропроцессоры23приобрели собственную идентичность и стали называться микроконтроллерами.2.2 Генераторы синхроимпульсовДля надежной и устойчивой работы любого микроконтроллера необходимстабильный тактовый сигнал – непрерывная последовательностьпрямоугольных логических импульсов фиксированной частоты.
Быстродействиеи потребление электрической энергии микроконтроллером напрямую зависит оттактовой частоты генератора: чем она больше, тем выше скорость выполненияопераций и расход электроэнергии соответственно. Наряду с этим от тактовогосигнала зависят и другие важные функции микроконтроллера, связанные ссинхронизацией: счетчик/таймер, аналого-цифровой преобразователь,интерфейсы последовательного обмена данными и др. Каждыймикроконтроллер имеет заданный диапазон возможных значений тактовойчастоты, который приводится в документации к конкретному семейству и типумикроконтроллера.Семейство микроконтроллеров PIC18 может быть сконфигурировано наработу в четырех различных режимах синхронизации:- режим LP – это режим низкой мощности, который предназначен дляиспользования низкочастотных кварцевых генераторов.
При этом режимеобеспечивается самое низкое потребление электрической энергии;- режим XT – это режим использования кварцевых кристаллов иликерамических резонаторов в стандартной конфигурации, предназначенных дляработы в диапазоне от 1 до 4 МГц;- режим HS – это режим высокой скорости, представляющий собой болеенапряженный вариант режима XT. Этот режим предназначен для кварцевыхгенераторов или керамических резонаторов, работающих в диапазоне частотвыше 4 МГц. При этом режиме наблюдается самое высокое потреблениеэлектрической энергии;- режим RC – это режим резистивно-конденсаторной схемы. Применяется восновном в устройствах, в которых не требуется высокая точность24синхронизации. Частота такой RC цепи зависит от номиналов резистора иконденсатора, а 42 также напряжения питания и температуры. 42Ряд микроконтроллеров семейства PIC18 имеет возможность во времяработы переключаться между несколькими источниками тактовой частотынеограниченное число раз.
Благодаря этому МК может работать быстрее вмоменты востребованной интенсивной активности и более медленно – приснижении уровня активности. Эта возможность микроконтроллера становитсянаиболее актуальной, когда питание МК реализуется от автономного источникаэлектрической энергии.2.3 Сторожевой таймер WDTПри работе микроконтроллера в условиях сильных импульсных помех ивысокочастотных наводок возможны непредсказуемые сбои в работе различныхмодулей МК, а также «зависание» программы. Для исключения аппаратныхсбоев при работе микроконтроллеров используют сторожевой таймер, которыйпри нормальной работе МК периодически обнуляется, не допуская тем самымсброс процессора.
Когда происходит сбой в 55 работе МК, сторожевой таймерперестает программно обнуляться, после его переполнения 55 осуществляетсясброс процессора и повторная инициализация устройства. 55 Включение иотключение сторожевого таймера выполняется при помощи программатора,установкой или сбросом бита конфигурации WDTE.2.4 Порты ввода/выводаОгромное множество разнообразных серий микроконтроллеров PICсодержат различное количество портов, состоящих из определенного числавыводов, с помощью которых МК может осуществлять прием и передачуцифровых сигналов от одного до восьми бит данных. Указание направленияпередачи данных через любой канал ввода/вывода задается программно иможет быть изменено в любой момент времени.
Некоторые каналы портовввода/вывода мультиплексированы с дополнительными функциями25периферийных модулей МК (АЦП, ШИМ, SPI, I2C, USART и др.).Входные буферы всех 31 портов 31 выполнены по схеме триггера Шмитта. 31 Такжедля ряда входов имеется возможность подключения внутреннегоподтягивающего резистора между входом и шиной питания.
31Выходные буферы всех портов 31 имеют симметричные нагрузочныехарактеристики и обеспечивают высокую нагрузочную способность при 31различном уровне сигнала.Обращение к портам осуществляется через регистры ввода/вывода. Вадресном пространстве микроконтроллера под каждый порт 31 ввода/выводазарезервировано по 31 три адреса, по которым размещены следующие регистры:- 31 TRISx – регистр выбора направления данных в каналах портаввода/вывода;- PORTx – регистр порта;- LATx – защелка порта ввода/вывода, необходимая при использованиикоманд со структурой «чтение – модификация – запись».При подстановке канала порта вместо символа «х» получаютсядействительные названия регистров. Например, регистры порта А называютсяTRISA, PORTA, LATA, порта В – TRISB, PORTB, LATB и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
