2. Опис роботи

2.1 Функціональна схема

Рисунок 2.1 – Функціональна схема пристрою керування установкою для градуювання тензорезисторів.

Даний блок керування розроблений для управління усіма системами приладу. Команди на блок управління подаються за допомого клавіатури або з ЕОМ. Для забезпечення передачі даних з ЕОМ на мікроконтролер використовується узгоджувальна мікросхема ADM232, яка узгоджує рівні напруг СОМ порту ЕОМ та UART порту мікроконтролера.

Результати вимірювання відображаються на РК дисплеї або передаються на ЕОМ. Тензометричні мости через схему узгодження та фільтр передають дані на АЦП мікроконтролера, який перетворює аналоговий сигнал датчиків у цифровий. Також через схему узгодження та фільтр підключений датчик лінійного переміщення. Оптопари, що регламентують крайні положення переміщення підключені до портів вводу/виводу.

Центральний процесор опрацьовує отриману інформацію та здійснює керування іншими елементами пристрою. Кроковий двигун приводиться в дію за допомогою драйвера L293D.

2.2 Підрахунок мінімальної кількості виводів мікроконтролера

Для підрахунку кількості виводів мікроконтролела потрібно врахувати кількість виконавчих пристроїв в приладі для градуювання тензорезисторів та кількість виводів мікроконтролера для їхнього підключення. Виконавчими пристроями тут виступають:

• індуктивний давач;

• тензометричні мости (2 шт.);

• кроковий електродвигун;

• оптопари (2 шт.);

• клавіатура;

• РК дисплей;

• UART.

Індуктивний давач та тензомости спряжується з АЦП мікроконтролера через резистивний подільник та RC – фільтр з одним виводом контролера.

Кроковий двигун підключається через драйвер керування L2330 до трьох виводів контролера.

Оптопари підключаються до контролера через резистори до двох виводів.

Клавіатура підключається паралельно до РК дисплею, який підключений в восьми бітному режимі для забезпечення його роботи потрібно одинадцять виводів контролера.

Для організації обміну даними між комп’ютером та приладом через UART необхідно два виводи контролера, а саме RxD та TxD.

Мінімальна кількість виводів мікроконтролера яка нам потрібна складає дев’ятнадцять виводів.

Для зв’язку з персональним комп’ютером нам потрібно один UART. Його зазвичай використовують в парі з інтерфейсом RS-232.

Для вибору АЦП потрібно розрахувати похибку, що виникає при вимірюванні переміщення, для того щоб вибрати розрядність АЦП (8,10,12,16 біт).

Максимальна точність яку забезпечує датчик переміщення становить мкм. Максимальне переміщення становить для датчика.

Проводимо розрахунок розрядності АЦП. Визначаємо частоту квантування АЦП за формулою:

Де –кількість квантів АЦП.

Отже, розрядність визначаємо кількість біт АЦП:

Де – кількість біт АЦП.

Для нашого пристрою приймаємо 16-бітний АЦП.

3.7 Оцінка похибки вимірювання

Під час вимірювання використовується 16-бітний АЦП. Максимальний вихідний сигнал давача становить 20 В при переміщенні 25 мм.

Схема узгодження зменшує вихідний сигнал до рівня 5В. Визначаємо, який мінімальний сигнал може сприйняти АЦП. 16-бітний АЦП дискретизує аналоговий сигнал на значеннь. Отже мінімальний сигнал який сприймає АЦП становить:

Визначаємо, якому навантаженню відповідає даний сигнал. Складаємо пропорцію

Звідки:

Отже даний АЦП, дозволяє вимірювати переміщення з точністю . Необхідна точність мкм. АЦП повністю задовольняє умови, а також надає можливість для заміни датчиків на більш точні.