Электроника и микропроцессорная техника: Учебно-методическое пособие к практическим занятиям и расчетно-графической работе

Л.Г. Чубриков

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к практическим занятиям и расчетно-графической работе

курса “Электроника и микропроцессорная техника”

для студентов специальностей “Технология машиностроения”

и “Металлорежущие станки и инструменты”

дневного и заочного обучения

Введение

В настоящее время информация, наряду с энергией, стала основой существования и процветания человечества. Информация пронизывает все сферы деятельности человека – в производстве, в науке, в культуре, в экономике, в быту. А это значит, что устройства получения, передачи, приема, обработки и использования информации должны быть известны и понятны каждому специалисту, каждому грамотному человеку. Особенно это необходимо для технических специалистов, ибо современные технологии немыслимы без использования современных средств получения, передачи, приема и обработки информации, то есть различных устройств электроники.

Следует отметить, что изучение различных электронных функциональных блоков, их характеристик и принципов работы, и, особенно, способы построения сложных электронных устройств на основе этих функциональных блоков не только существенно расширяет научно-технический кругозор специалиста, но и радикальнейшим образом развивает его логическое образное мышление.

В учебном пособии “Основы промышленной электроники”, изданном в 2003 году, рассматриваются “с точки зрения пользователя” элементы различных электронных блоков и сами основные электронные функциональные блоки – их электрические схемы, функции, основные параметры, характеристики и принципы работы при помощи временных диаграмм, а также упрощенные способы расчета этих блоков. И только в самых общих чертах показано, как из этих блоков создаются сложные устройства на примере микропроцессорной системы.

Однако все великое множество различных электронных устройств автоматики, связи, телемеханики, измерительной техники состоят из этих функциональных блоков, соединенных соответствующим образом между собой – последовательно, параллельно, с обратными связями.

Практические занятия и расчетно-графические работы как раз и предназначены для изучения на конкретных примерах способов построения сложных электронных устройств из отдельных функциональных блоков, способов согласования различных блоков между собой, а также приближенных расчетов устройств и анализа их работы при помощи временных диаграмм.

Данное практическое пособие по расчетно-графическим работам содержит 14 блок-схем различных электронных устройств. Практические занятия будут посвящены изучению различных способов формирования устройств из блоков и согласования блоков между собой, расчетов и построения временных диаграмм.

Расчетно-графические работы оформляются в соответствии с требованиями, указанными в учебном пособии [1] на страницах 240-242.

Постановка задачи

1. В соответствии с блок-схемой устройства своего варианта начертить электрическую схему устройства, заменяя каждый блок его электрической схемой и согласуя их между собой по напряжениям и сопротивлениям.

2. Произвести расчет каждого блока устройства по заданным параметрам своего варианта и выбор элементов на основе расчета.

3. В соответствующих масштабах построить временные диаграммы работы устройства.

4. На основе временных диаграмм и функций устройства дать словесное описание его работы.

5. Построить дополнительные графики, указанные в заданиях по каждому устройству (варианты).

Примечание

Для всех вариантов принять напряжения насыщения  всех аналоговых микросхем (интегральных операционных усилителей)       В,  В. Напряжения питания аналоговых микросхем  В,  В, напряжения питания цифровых микросхем  В.

Выбор варианта заданий

Варианты зашифрованы двумя числами. Первое число обозначает номер устройства (). Второе число обозначает номер варианта для данного устройства ().

Например, шифр задания 10-7. Это значит, номер устройства N=10 (на рис. 10.1 приведена блок-схема устройства). В этом устройстве из таблицы вариантов находим вариант n=7, откуда берем заданные параметры.

1. Дистанционный измеритель давления

Задача измерения давления в различных трубопроводах и емкостях довольно часто встречается в различных отраслях промышленности, в том числе и в машиностроении. Причем нередко измерители давлений включаются в микропроцессорную систему управления и контроля, например, в нефтяной промышленности.

Для определенности предъявим к измерителю давления конкретные требования:

1.  Должно быть обеспечено измерение с приведенной погрешностью не более заданной =1,5 %.

2.  Измерение давления производится в аналоговой форме и в цифровой форме для передачи информации в микропроцессор.

3.  В измерителе должна быть предусмотрена защита от помех в линии связи.

Блок-схема измерителя приведена на рис. 1.1.

Для получения информации о величине давления Р в виде электрического сигнала (чаще всего в виде электрического напряжения ) используют преобразователь давления в напряжение, который обычно называют датчиком Д. В измерителе на рис. 1.1   использован мембранный тензометрический датчик Д, у которого выходное напряжение