1.3 Выбор оптимального варианта

В условиях рыночной экономики важными свойствами продукции являются потребительские качества изделия, которые влияют на её конкурентоспособность. Основными критериями качества продукции является:

• стоимость;

• надёжность;

• масса.

При создании частотомера с ЖК- индикатором я поставил перед собой задачу создать частотомер на доступной, но современной элементной базе, с достаточным для большинства нужд частотным диапазоном без переключения пределов измерения, с большим входным сопротивлением и малой емкостью.

Мое изделие «частотомер цифровой» выполнено на основе микроконтроллера, имеет функциональную законченность.

Обеспечить простоту сборки и уменьшить массогабаритные параметры конструкции, использовать возможность автоматизации и механизации в производстве при сборке и монтаже, нам поможет выбор печатного монтажа.

Печатный монтаж является групповым монтажом, что позволяет получить все соединения (электрические) за один технологический цикл, обеспечивая технологичность конструкции. Поэтому мы выбираем основным элементом конструкции деталь: плата печатная.

Применение печатной платы позволяет получить значительное повышение плотности межсоединений. Печатная плата гарантирует стабильную повторяемость электрических параметров от образца к образцу, отсутствие монтажных ошибок, высокую идентичность электрических и конструктивных параметров, повышает надежность и качество аппаратуры, уменьшает трудоемкость и себестоимость изделия, повышает производительность труда за счет использования механизированного и авторизированного оборудования при ее изготовлении по типовым технологическим процессам. Таким образом, технологичность конструкции обеспечивается.

2 Схемотехнический раздел

2.1 Структурная схема частотомера

МК

Индикатор

Формирователь импульсов

Входная согласующая цепь

Рис 2.1 Структурная схема частотомера

Структурная схема рисунка приведена на рис 2.1.

В состав частотомера входят следующие функциональные узлы:

- микроконтроллер;

- индикатор;

- формирователь импульсов;

-входная согласующая цепь.

Действие прибора основано на измерении числа импульсов в течение определенного образцового интервала времени.

Через входную согласующую цепь сигналы подаются на формирователь импульсов, который служит для преобразования входного напряжения в последовательность прямоугольных импульсов определенной амплитуды и длительности, соответствующие частоте входного сигнала, затем сигналы поступают на микроконтроллер, который осуществляет счет импульсов внешнего сигнала, обработку полученных значений и вывод результатов на индикатор.

2.2 Схема электрическая принципиальная

Принципиальная схема частотомера (рис.2.2) построена по классической схеме: поступающие на вход импульсы попадают на входной формирователь, выполненный на транзисторах VT1-VT3, который превращает сигнал любой формы и амплитуды в последовательность нормированных по амплитуде импульсов с крутыми фронтами. Сформированные импульсы, поступают на вход контроллера (2,3 DD1), где происходит подсчет количества импульсов за известный период (0,1/1/10мкс.).

Число импульсов преобразуются в двоичный код и по интерфейсу (RB4-RB7) поступают на ЖКИ индикатор, где преобразуются в двоично-десятичный код и высвечиваются на табло индикатора.

Входной формирователь имеет полосу пропускания 10Гц…100МГц. Нижнюю границу для синусоидального сигнала определяет емкость конденсаторов С1 и С2. Первый каскад выполнен по схеме стокового повторителя, что позволяет значительно увеличить входное сопротивление прибора (более 1МОм). Диоды VD1 и VD2 защищают транзистор VT1 от выхода из строя при подаче на вход высокого напряжения (ограничение на амплитуде Uвх=0.7В). На транзисторах VT2 и VT3 выполнен формирователь импульсов. Резистором R7 регулируется крутизна фронтов импульсов, добиваясь высокой чувствительности на высоких частотах.

В частотомере предусмотрена возможность программной калибровки, что позволяет использовать любые кварцевые резонаторы в диапазоне 1…20МГц. Однако оптимальным является значение около 4Мгц. На меньшей частоте снижается быстродействие PIC контроллера, а повышение тактовой частоты увеличивает потребляемый микроконтроллером ток, не давая особых преимуществ.

Рис. 2.2 Схема электрическая принципиальная частотомера

Следует учитывать, что в данной схеме кварц возбуждается на частоте параллельного резонанса, а на отечественных резонаторах обычно указывается частота последовательного резонанса, которая может отличаться на несколько килогерц.