Электронный интерфейс для мотоблока «АГРО»

Электронный интерфейс для мотоблока «АГРО»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Нижегородская средняя школа»

Учащийся Малышевский Илья

Колчина Ирина Николаевна, учитель физики

Мы купили мотоблок «АГРО» и решили сделать цифровой измеритель температуры и тахометр, потому что:

1. при работе с разными агрегатами нужно давать разные обороты;

2. нельзя превышать рабочую температуру двигателя.

3. Изучая основы цифровой техники и мне необходимо на практике применить полученные знания.

Цель работы:

1. Изготовить устройство позволяющее контролировать работу двигателя мотоблока (измерять температуру и обороты двигателя).

2. Протестировать его работу.

Описание работы (со схемами).

Электронный интерфейс предназначен измерения и цифровой индикации частоты вращения и рабочей температуры двигателя. Он состоит из 5-ти функциональных узлов: Блока опорных частот (БОЧ)(схема1), Тахометра (ТХМ)(Схема2), Измерителя температуры (ИТ)(Схема3), Блока индикации(БИ),Блока питания(БП) (Схема 4). («Рис. 1. Блоки интерфейса для мотоблока»

Рассмотрим работу каждого из этих узлов.

Схема1

«Сердцем» всего устройства является блок опорных частот. Он вырабатывает импульсные последовательности, необходимые для синхронизации всех устройств. Основа блока- кварцевый генератор на DD1. С его выхода импульсы частотой 10 МГц поступают на линейку счетчиков DD2- DD9. Коэффициенты пересчета выбраны так, чтобы получить на выходе сигналы синхронизации с частотами 50 кГц для АЦП измерителя температуры, 10/6 Гц для тахометра и 10/8 Гц для реле поворотов. Все напряжения имеют форму меандра и ТТЛШ – уровни.

Схема 2

Блок тахометра предназначен для измерения частоты вращения двигателя. Источником информации о частоте вращения служит переменное напряжение генератора, который питает данное устройство, через формирователь импульсов расположен в блоке питания. По сути, блок тахометра является частотомером, но с одной особенностью. Традиционно частота вращения двигателей измеряется в оборотах в минуту, а электронные частотомеры – в Гц, т.е. в оборотах в секунду. Поэтому время счета в тахометре выбранно таким, чтобы получить индикацию результата в оборотах в минуту. ТХМ содержит устройство управления на DD1 – DD4 и пересчетную декаду с памятью и дешифраторами, выходы которых подключены к блоку индикации.

Схема 3

Основой блока измерителя температуры является мост Уинстона, в одно из плеч которого включен датчик температуры, в качестве которого работает переход база – эмиттер кремниевого транзистора типа КТ3102. Мост балансируется при температуре 0 градусов. Напряжение рассогласования поступает на вход усилителя постоянного тока (УПТ) на ОУ DA1. Напряжение на выходе УПТ прямо пропорционально изменению температуры с коэффициентом 1В / 100 °С. Преобразование сигнала из аналогового вида в цифровой осуществляет АЦП DD1 типа ISL7107 (аналог КР572ПВ2). Данный АЦП работает по принципу двойного интегрирования. Результаты измерения подаются в блок индикации. На элементах VT1, VT2, VD1, VD2 собран источник образцового напряжения 1В для АЦП. Поскольку АЦП требует двуполярного напряжения +/-5V, мы были вынуждены создать импульсный преобразователь с выходным напряжением -5V. Он собран на элементах DD2, VT3, имп. трансформаторе ТР1 и выпр. диоде VD3.

Схема4

Блок питания предназначен для питания устройства ста-

билизироанными напряжениями +5V и +9V. Напряжения ~12V подаётся на выпрямительный мост VD2 через LC-фильтр ТР1, С1, С2, который служит для защиты от помех. Также напряжение с него подаётся на формирователь импульсов на элементах VD1, DA1. Оптрон DA1 служит для гальванической развязки цепей постоянного и переменного тока. ТТЛ – импульсы с его выхода подаются в блок ТХМ. Для получения стабилизированных напряжений +5V и +9V применены интегральные стабилизаторы DA2 и DA3. Для осуществления индикации поворотов используется каскад на транзисторе VT1 и реле К1. В базу VT1 подаются импульсы с частотой 10/8Гц. При подаче на каскад напряжения +12V реле начинает срабатывать с данной частотой. Его контакты, замыкаясь, подают питание на соответствующие индикаторы поворотов.

«Рис. 1. Блоки интерфейса для мотоблока»

«Рис. 2. Интерфейс для мотоблока в сборе»

Техника безопасности:

1. Предохранять от резких ударов.

2. Все изменения в электроцепи производить только при выключенном источнике питания.

Список литературы

1. Л.А.Млаьцева, Э.М.Фромберг, В.С.Ямпольский. Основы цифровой техники. - М. Радио и связь, 1987.

2. В.Л.Шило. Популярные цифровые микросхемы. – М.: Металлургия, 1988.

Заключение.

Работа над данным устройством стала для меня отличным практикумом в изучении цифровой техники, а так же в практическом изготовлении радиоэлектронных устройств.