Расчет датчика, используемого для контроля угла поворота механизма, страница 2

В качестве ждущего мультивибратора выбрана микросхема К564АГ1 с времязадающей цепью, а также КP531ТМ2, который содержит в корпусе два  D-триггера, двоичный четырехразрядный счетчик К531ИЕ10, синхронный  четырехразрядный двоично-реверсивный счетчик К531ИЕ11, асинхронный  двоично-десятичный счетчик К531ИЕ14, дешифратор семисигментного кода в код для  семисегментных цифровых индикаторов К564ИД4 , семисегментные цифровые индикаторы АЛС324А. Для преобразования U источника питания +12 В в Uоп ±10 В используем резисторный делитель напряжения.

Задается током I1 = 10 мА

 кОм

Uоп = I1·R1

 кОм

Ru = Rобщ – R1 = 1.2 – 1 = 0.2 кОм

На схеме R1 соответствует R11, а R2 – R10. Элементы R8, R9, R12, R13, C3 выбираются соответственно из стандартной схемы включения ЦАП.

 кОм

Imax = 100 мА – допустимый ток светодиода

 3. Разработка принципиальной электрической схемы      цифрового датчика угла поворота

В зависимости от направления вращения на вход блока формирования счета, выполненного на логических элементах DD2.3, DD2.4, DD3.1 – DD3.3, подаются логические уровни со схемы выделения импульсов (СВИ) и триггера Т2 (DD4.2).

Работа блока формирования счета (рис. 3.1) представлена таблицей истинности (табл. 3.1)

Рис. 3.1. Блок формирования счета

Табл. 3.1

Логические входные сигналы			Логические выходные сигналы
			Y1	Y2	Y3	Y4	Y5
Движение вперед (+0)	Х1	1	1	0	0	0	1
	Х2	1
Движение назад (+0)	Х1	0	0	0	0	0	0
	Х2	1
Движение вперед (-0)	Х1	0	0	1	1	1	1
	Х2	0
Движение назад (-0)	Х1	1	0	0	0
	Х2	0

Таким образом из табл. 3.1 видно, что при вращении диска вправо – на выходе Y1 состояние логической единицы, а при вращении влево – логического нуля. Этот вывод подключается на входах “+1” счетчиков DD6, DD8, DD12, DD13, которые при “1” на этом входе считают на увеличение, а при “0” на уменьшение (вычитание импульсное, снимаемое с фотодатчика ФД4 подаются на счетные входа “С” счетчиков двоичных DD12, DD13 и счетчик делитель на f/2 DD10). Счетчики DD12, DD13 работают совместно по переносу. На их выходе получаем восьмиразрядный двоичный код, который непосредственно подается на ЦАП, который на своем выходе выдает аналоговый сигнал линейно возрастающий или уменьшающийся с возрастанием или уменьшением измеряемого угла поворота.

Счетчик (DD10) делит пришедшую на его вход “С” частоту на 2 и подает ее на двоично-десятичные счетчики DD6 и DD8, работающие совместно по переносу. Датчик угла поворота измеряет угол ±120º с дискретностью 1, следовательно на диске 240 отверстий (работает светодиод VD1 и VD2 на этих отверстиях.. Счетчик DD6 считает от 0 до 9 (десять импульсов), выдавая значение числа пришедших импульсов в двоичном коде на своем выходе. После этого дешифратор DD7 дешифрует двоичный код, выдавая на своем выходе код для семисегментного индикатора HG1, который отображает единицы угла поворота. В качестве индикатора применим ЖКИ . Он представлен на рис. 3.2

                                                  Рис.3.2. ЖК индикатор.

 После каждого 10-го импульса, пришедшего на счетчик DD6, происходит перенос в старший разряд, счетчик DD8 после дешифратора двоичного кода дешифратором DD9 на цифровом семисегментном индикаторе HG2 индуцируются десятые градуса угла поворота.

4. Построение временных диаграмм, отражающих работу устройства для различных режимов работы

Датчик угла поворота работает согласно временным диаграммам, представленным на рис. 4.1.

5. Описание работы схемы

При повороте оси контактно-кодового барабана на α, т.е. от -120º до +120º на щетках формируется сигнал, округленный до меньшего в двоичном коде. На щетке формируется сигнал логической единицы (+5 В) в случае поворота от 0 до -120º, а в случае поворота от 0 до +120º формируется сигнал логического нуля.

Для вывода величины угла в аналоговой форме сигнал с узла выбора щеток в двоичной форме поступает на ЦАП DD11. Резисторы R1, R2, R4 позволяют регулировать значение Uоп и напряжение смещение нуля в небольших пределах: резистор R6 служит для получения коэффициента усиления Ко, что необходимо для получения на выходе DA2 максимального напряжения 9В.

Для вывода величины угла в цифровой форме сигнал с узла выбора щеток поступает на преобразователь кодов, собранный на элементах DD7 – DD10, затем с выхода преобразователя кодов сигнал в коде семисегментного индикатора подается на индикаторы HG2 и HG3. Для индикации знака “минус” на вход “g” HG1 подается сигнал со щетки.

                         6. Жидкокристаллическая индикация

6.1.  Дешифратор двоично-десятичного кода в код для сегментной индикации.

На основе микросхемы К514 ИД1 (рис. 6.1)  выбираем преобразователь двоично-десятичного кода в сегментный DD16 - D18.

Номинальные параметры:

Напряжение питания        U_пит=5 В;

Ток потребления               I_пот=50 мА

Рис.6.1. Преобразователь двоично-десятичного кода в сегментный.

Порядок преобразования кодов представлен в таблице 6.1:

Таблица 6.1

Слово на индикаторе	Код на входе преобразователя (D3D2D1D0)	Код на выходе преобразователя (АBCDEFG)
1	0001	0110000
2	0010	1101101
3	0011	1111001
4	0100	0110011
5	0101	1011011
6	0110	1011111
7	0111	1110000
8	1000	1111111
9	1001	1111011
0	0000	1111110
-	1110	0000001
Ничего не высвечивается	1111	0000000