Проектирование электронного градусника

R13 - Резистор С2-33-0,125—4,7к ±5%

R14 - Резистор С2-33-0,125—4,7к ±5%

Тогда U13= 0,001*4700=4,7=U14; U12=0,6 B => R12=600 Ом

R12 - Резистор СП3-39-0,5—680 ±10%

Uопорное у данного АЦП не должно быть больше 10 В. Так как у него 8 выходов (мы используем только 7, но прибор учитывает все имеющиеся выходы), то значит он способен различать 256 значений напряжения от 0 до Uоп. Зададим Uоп= 5 В (параллельно Uпит), тогда следовательно 1 число будет 5В/256, но нам нужно 100 чисел:

Uвх=(5*100)/256=1,95 В

Напряжение 1,95 Вольта на входе АЦП соответствует числу 100. Коэффициент усилителя должен быть как раз таким, чтобы при 45 градусах Uвых усилителя было 1,95 В. (расчёт произведен на странице 10, расчёт операционного усилителя).

Для того, чтобы данные получаемые с АЦП обновлялись в соответствии с изменением температуры, необходимо сделать механизм, который бы перезапускал расчёт с определенной частотой. Для этого воспользуемся входами АЦП CS и RD. При CS=0 схема активна, при RD=1 происходит сброс, даже если на CS в этот момент оставался ноль. Поэтому мы можем заземлить CS, а к входу RD приделать генератор импульсов определенной частоты. Пусть АЦП будет работать с частотой 1 КГц, в таком случае генератор должен создавать импульсы такого вида:

BV- вход на который подается сигнал об истинности данных. В данной схеме его использование необязательно.

Т.К наш АЦП – с открытым коллектором, необходимо подключить к каждому его выходу Резисторы равные 10кОм (по рекоммендации заказчика).

Подключим к выходам АЦП резистивную матрицу HP1-4-7M

В ней 7 резисторов вида

С2-33-0,125—10к ±10%

Расчёт генератора прямоугольных импульсов.

Создадим генератор  на логических элементах, так он более  компактен и энергоемок, чем на операционном усилителе. Используем схему  генератора прямоугольных импульсов  и последовательно к ней подсоединим  схему укорочения импульса.

Период такого генератора определяется по формуле:

T=2*R16*C2

T=1 мс, пусть C2=1,5 мкф, тогда R16=750 Ом

C2 - Конденсатор К10-17-H90—1,5 мкФ

R16 - Резистор С2-33-0,125—750 ±10%

Длинна выходного импульса определяется по формуле:

t=R15*C1

t=10 мкс, пусть C1=1 нФ, тогда R15= 10 кОм

C1 - Конденсатор К10-17-H90—1 нФ

R15 - Резистор С2-33-0,125—10к ±10%

Для реальной схемы возьмём микропроцессорную интегральную схему К155ТЛ2 – шесть логических элементов НЕ с характеристикой триггера Шмита.

Далее необходимо полученный на выходе АЦП двоичный сигнал перевести в  сигналы, которые вызвали бы на семисегментных индикаторах соответствующие по смыслу цифры (значение температуры). Для этого сделаем дешифратор.

Проектирование Дешифратора.

На выходе АЦП мы имеем  двоичное число имеющее значение от 1 до 100 (так как интервал измеряемых температур 35,0-45,0 градусов), нам необходимо его перевести в другое двоичное число, которое бы содержало двоичный код, вызывающий загорание определенных жидкокристаллических сегментов индикатора.

Так например температуре 35,0 градусов будет соответствовать  двоичное число 0000001 на выходе АЦП и двоичное число 1111110 на выходе дешифратора, тк код 1111110 поданный параллельно по 7ми каналам a,b,c,d,e,f,g вызовет загорание сегментов a,b,c,d,e,f  и мы увидим цифру ноль на индикаторе десятых доль градуса. Так мы задали десятые доли градуса, для того чтобы задать единицы и десятки нужно еще 2 дешифратора, подсоединенных параллельно к выходам АЦП, каждый из которых на один и тот же код даёт разные значения (один – пятерку (1011011), другой тройку(1111001)).

В качестве запоминающих устройств дешифратора нам подойдет микросхема Микросхема КР556РТ5 (см. страницу 6). Далее необходимо задать параметры ПЗУ.

Так как наше устройство питается не от сети, то нам следует  выбрать пассивные элементы индикации, т.к. они потребляют меньше мощности. Используем ЖК индикаторы. Они потребляют намного меньше мощности, чем активные (светодиоды), однако не могут питаться постоянным напряжением. Для того, чтобы постоянное напряжение на выходе шифратора давало переменное напряжение на входе ЖК сегмента воспользуемся схемой А, которая подает переменной напряжение с генератора, используемого при расчёте АЦП, если на её входе логическая единица. Для того, чтобы полностью избежать постоянной составляющей напряжения, поставим между генератором и схемой А Т-триггер, который выполняет функцию делителя частоты (500 Гц хватит для ЖК индикатора).

Список литературы:

1. Тарабрин Б. В. и др. Интегральные микросхемы. Справочник. – М. Радио и связь, 1984 – 528 с., ил.

2. В. В. Дубровский и др. Резисторы. Справочник.- М. Радио и связь, 1987.-352с.; ил.

3. Алексеев А.Г., Войшвилло Г.В. Операционные усилители и их применение. – М.: Радио и связь, 1989. – 120 с.: ил.

4. В. В. Баранов и др. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. Справочник. —  М. Радио и связь, 1987. — 300 с.; ил.

 

5. О. Н. Лебедев. Микросхемы памяти и их применение. —  М. Радио и связь, 1990. — 160 с.; ил.
6. http://www.t-book.net/retroelcomp/retecind/31-ijtz5-48.html