ВВЕДЕНИЕ

В системах контроля, автоматизации и управления необходимо иметь данные о скорости вращения двигателей разных типов. Существует достаточно много методов измерения скорости вращения двигателя, например, таких как, измерение скорости тахогенератором - устройством преобразующим вращательную скорость в электрический сигнал. В данном курсовом проекте был выбран оптический способ измерения скорости, при котором угловая частота преобразуется в частоту электрического сигнала. Ставится задача разработать устройство, которое позволит измерять скорость вращения ротора двигателя, независимо от его строения и принципа работы.

Устройство должно иметь диапазон измеряемой величины от 17 до 170об/с. И иметь погрешность измерения в 1%, и иметь возможность отправлять полученные данные в канал связи

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Устройство представляет собой датчик и систему подсчета импульсов приходящих с датчика и отправка полученных данных в канал связи.

Датчик преобразует частоту вращения двигателя в частоту электрических сигналов. Датчик имеет 3 выхода: выход N-соответствует угловой скорости вращения вала двигателя, выход N/10 соответствует угловой скорости вращения вала деленной на 10, выход N/100 соответствует угловой скорости вращения вала деленной на 100.

Частоты N,N/10,N/100 отправляются на преобразователь сигналов, где частоты инвертируются по фазе, и реализуется формирование числа импульсов проходящих за одну секунду-полупериод генератора тактов. Преобразованные данные отправляются на блок переключения декад далее на блок подсчета импульсов, причем блок подсчета импульсов управляет блоком переключения декад, он в свою очередь управляет индикацией переключения декад посредством включения и отключения сегментов «точка» на индикаторе. Так как блок подсчета импульсов формирует код частоты в двоичном виде, поэтому перед отправкой данных на индикаторы необходимо преобразовать код в двоично-десятичный вид. Для этого данные отправляются на двоично-десятичный шифратор и только потом на индикаторы. Помимо блока дешифратора данные отправляются на блок подготовки к отправке в канал связи.

Структурная схема: Д-датчик, ПС-преобразователь сигналов, ПД-переключатель декад, ПИ-подсчет импульсов, ДП-дешифратор преобразователя кода, И-индикатор, ГИ-генератор тактовых импульсов, КС-канал связи

Временные диаграммы

2. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

Рис. 2 Схема электрическая принципиальная

По разработанной структурной схеме была составлена схема электрическая принципиальная приведенная на рис.2. В последующих главах приведено описание каждой части электрической схемы.

.1 ДАТЧИК

Датчик представляет собой светодиод, три фотодиода и диск на валу двигателя показанного на рис. 2.1.1.

Рис. 2.1.1 Структура датчика

Рис. 2.1.2 Чертеж счетного диска

На диске прорезаны «дырки», как показано на рис. 2.1.2. В результате имеется три выхода с датчика, которые формируют один - первый выход, десять - второй выход, сто - третий выход импульсов на один оборот вала двигателя, причем импульсы инвертированы по фазе, т.е. прохождению «дырки» через пару фотодиод-фототранзистор соответствует перепад напряжения 1 - 0 рис 2.1.3. Для реализации датчика применены ИК фотодиод ФД265, ИК светодиод АЛ-107АМ имеющий максимально допустимый прямой ток 100мА, при напряжении 1.8В, и транзисторы КТ310Е ток коллектора-100мА, с учетом этих характеристик были рассчитаны и выбраны резисторы R1,R3,R5=100Ом и R2,R4,R6=600Ом

Рис. 2.1.3 Временная диаграмма входа с одного из трех датчиков

2.2 ГЕНЕРАТОР ТАКТОВ

Как было сказано, выше импульсы инвертированы по фазе, для того, чтобы прохождению «дырки» через пару светодиод - фотодиод соответствовал перепад 0 - 1 на выходы датчика установлены инверторы на логических элементах «И-НЕ» (DD1) рис 2.2.1 временная диаграмма показана на рис. 2.2.2 Тактовая частота 0.5Гц формируется генератором кр1006ви1 в стандартном включении показанным на рис 2.2.3, частота и период задается RC цепью R1, R2, C1 и определяется по формуле f=(1/T)(1,44/(R1+2R2)C1) D(коэффициент заполнения)=R2/(R1+2R2). Очевидно, что если R1=0, то D=2, это значит, что сформировавшийся импульс-меандр. Для частоты 0.5гц значения RC цепи соответствуют R1=0,R2=560Ом, С1=10мкФ. Импульсы с 3х датчиков подаются на мультиплексор, который обеспечивает переключение декад.

Рис. 2.2.1 Схема инвертора на логических элементах И-НЕ

Рис. 2.2.2 Временная диаграмма с выходов инвертора