Разработка функциональной схемы устройства индикации. Расчёт делителя напряжения. Аналогово-цифровой преобразователь

6. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА ИНДИКАЦИИ

Рис. 6.1. Функциональная схем устройства индикации

Д – делитель напряжения.

ДЗ – дифференцирующее звено.

ЗУ – запоминающее устройство.

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь.

П – преобразователь из двоичного кода в двоично-десятичный.

ДШ – дешифратор двоично-десятичного кода в код для индикации.

УС – устройство согласования.

ЖКИ – жидко-кристаллический индикатор.

Выходное напряжение с цифрового интегрирующего регулятора поступает на делитель напряжения (Д), который уменьшает выходное напряжение с устройства в десять раз.

Далее, уменьшенный и меняющееся во времени выходной сигнал поступает на дифференцирующее звено (ДЗ), которое дифференцирует этот сигнал и посылает его на запоминающее устройство (ЗУ), которое запоминает наибольшее изменении напряжение во времени. Это напряжение поступает на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), который преобразует это напряжение в двоичный код. Этот код, в свою очередь, преобразуется в преобразователе (П) в двоично-десятичный. Далее, двоично-десятичный код преобразуется в дешифраторе (ДШ) в код, воспринимаемый семисегментным индикатором. Так как по заданию было задано разработать индикацию на жидкокристаллических индикаторах, то между жидко-кристаллическим индикатором (ЖКИ) и  ДШ ставим устройство согласования, которое вместо логических сигналов подаёт на индикаторы переменное напряжение.

7. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ УСРОЙСВА ИНДИКАЦИИ

7.1. Расчёт делителя напряжения

Так как по примерным расчёта изменение выходного напряжения за единицу времени составляет где-то примерно 43,3 В, а напряжение насыщения идущего дальше операционного усилителя дифференцирующего звена (ДЗ) в несколько раз меньше, то необходимо поставить делитель напряжения (рис. 7.1), который будет делить его в десять раз.

Рис. 7.1. Делитель напряжения (Д)

Примем R17 равным 1 кОм, тогда R16 будет равен 9,1 кОм.

7.2. Расчёт дифференцирующего звена (ДЗ) и запоминающего устройства (ЗУ)

Дифференцирующее звено необходимо для дифференцирования поступающего на него сигнала, а запоминающее устройство для запоминания результата.

Рис. 7.2. Дифференцирующее звено (ДЗ) вместе с запоминающим устройством (ЗУ)

Т = R18 ∙ C4 = 0,3 с; примем С4 = 3 мкФ, тогда  .

DA7 примем микросхему К574УД1А (рис. 2.5). Запоминающее устройство представляет собой обычный конденсатор С5 = 0,47 мкФ, который заряжается до значения максимального изменения напряжения.

7.3. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)

Выбираем микросхему АЦП К572ПВ1, которая является универсальным многофункциональным узлом для устройств аналогового ввода-вывода микропроцессорных систем низкого и среднего быстродействия. Микросхема выполняет функции АЦП последовательных приближений с выводом параллельного двоичного кода через выходные каскады с тремя состояниями. Выходной ток при U_REF=10.24 В равен 1мА, ток нагрузки логических выходов не должен превышать 40 мкА для сигналов высокого уровня и 400 мкА для сигналов низкого уровня. Опорное напряжение не должно превышать ±15 В [3].

Номинальные параметры:

Опорное напряжение                                     U_REF=10.24 B;

Напряжения питания                                     U_cc1=5 B; U_cc2=15 B;

Токи потребления                                          I_cc1=3 mA; I_cc2=5 mA;

Выходное напряжение низкого уровня       U_0L=0.3 B;

Выходное напряжение высокого уровня     U_0н=2.4 В.

     Рис.7.3. Схема включения  микросхемы К572 ПВ1 в режиме АЦП.

В схеме используется ОУ DA5 серии К574 УД1.

Назначение выводов АЦП

Таблица 7.1

7.4. Преобразователь (П) из двоичного кода в двоично-десятичный

Преобразователь (П) преобразует двоичный код, поступающий от АЦП, в двоично-десятичный код, который поступает дальше на дешифратор (ДШ) двоично-десятичного кода в код для индикации. Схема преобразователя (рис. 7.5) 10-разрядного двоичного кода в двоично-десятичный код, реализован на ИС К155ПР7 (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Микросхема К155ПР7

Микросхемы ПР7 — это преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный. Основой такого преобразователей является запоминающая матрица емкостью 256 бит. Ячейки матрицы соединены в соответствии с программой преобразования. Матрицей управляет дешифратор с 5 входами и 32 выходами. Вход REразрешает преобразование, если на него подан низкий уровень напряжения. Когда на вход REподано напряжение высокого уровня, то преобразование запрещено Состояния микросхем ПР7 представлены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Рис. 7.5. Цифровой преобразователь кода

Если вход с весом 16 не используется, то это означает, что на него