Журнал "Домашняя лаборатория", 2006 №12 - [14]

1. Установить регистр В в 0.

2. Включить таймер 555.

3. Увеличить содержимое регистра В на 1.

4. Подать состояние ПС 555 на вход разряда D7 аккумулятора.

5. Установить минусовое значение знакового флага при отрицательном состоянии.

6. Вернуться к шагу три при отрицательном флаге.

7. Вернуться к основной программе, если флаг не отрицателен.

Перед возвращением к основной программе регистр В содержит число, пропорциональное длительности выходного импульса ИС 555 и, следовательно, соответствующее углу потенциометра.

При использовании программы и аппаратуры, описанных выше, применительно к микропроцессору с периодом тактовой частоты 2,5 мкс выходной код регистра В изменяется от 2 до 65 (в шестнадцатеричном коде), т. е. обеспечивает 100 дискретных значений во всем диапазоне регулировки потенциометра. Сопротивление потенциометра и емкость времязадающего конденсатора могут изменяться в зависимости от быстродействия используемого микропроцессора и заданного динамического диапазона.

Прецизионный измеритель перемещения

_{РАДИО № 5. 1986 г}

Один из перспективных путей создания высокоточных приборов контроля перемещения — использование индуктивных преобразователей с цифровым отсчетом результата измерения. Известны индуктивные измерители линейного перемещения, в которых с целью повышения чувствительности использован фазочувствительный детектор на транзисторах. Такие преобразователи имеют повышенный коэффициент передачи только вблизи точки равновесия измерительного моста, а в остальной части измерительного интервала они сравнимы по чувствительности с традиционными устройствами.

Описаны устройства для контроля перемещения, в которых обмотки датчика включены в измерительный мост с балластными резисторами. Такие устройства без точной настройки и оптимизации режима работы не обеспечивают высокой точности и стабильности результатов измерения. Известны также частотные индуктивные преобразователи с обмотками, включенными в колебательный контур генератора высокой частоты. Частота выходного сигнала таких преобразователей пропорциональна измеряемому перемещению. Подобные устройства также не имеют преимуществ по чувствительности в сравнении с другими.

В Институте геотехнической механики АН УССР разработан и исследован простой индуктивный измеритель перемещения, обеспечивающий высокую чувствительность, точность и стабильность результатов измерения при изменении параметров его элементов. Индуктивный измеритель перемещения (см. схему на рис. 1). содержит преобразователь с дифференциальными обмотками L1, L2, кольцевой диодный детектор VD3-VD6, выходной индикатор Р1, генератор прямоугольного напряжения на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1.

Параллельные цепи последовательно соединенных дифференциальных обмоток L1, L2, индуктивного датчика и конденсаторов C1, С2 измерительного моста включены в цепь положительной обратной связи генератора. Такое включение автоматически обеспечивает работу преобразователя перемещений в резонансном режиме, то есть когда индуктивное сопротивление скомпенсировано емкостным и полное сопротивление каждой цепи практически равно активному сопротивлению обмоток. Через измерительный мост протекает переменный ток, по форме близкий к синусоидальному, поскольку добротность контура весьма высока. Благодаря наличию диодов VD1, VD2 ток контура непосредственно протекает через эмиттерный переход открытого в соответствующий полупериод транзистора генератора. Второй транзистор в это время закрыт.

Генератор прямоугольных импульсов работает практически без нагрузки, поэтому при его запуске ток в контуре, начиная с первого же такта, достигает установившегося значения. Транзисторы работают без смещения, что обеспечивает их переключение вблизи момента перехода тока контура "через нуль", т. е. преобразователь работает в резонансном режиме, при котором чувствительность измерителя перемещения максимальна.

На рис. 2 схематически изображена конструкция собственно датчика измерителя. Катушки L1 и L2 размещены на двух Ш-образных элементах 2 магнитопровода, установленных с зазором. В зазоре между элементами размещен якорь 1, изготовленный в виде пластины из ферромагнитного материала, Якорь механически связывают коромыслом 3 с перемещающимся звеном контролируемого механизма.

Для определения вида математического выражения, определяющего выходной ток преобразователя In, проведены необходимые теоретические исследования, в результате которых получена следующая упрощенная формула:

I_n=(0,9∙U_m/X_L+ R)∙(A∙w∙L_o/(√(A∙w∙L_o)² + r²)

где U_m — амплитудное значение напряжения питания,

X_L-индуктивное сопротивление одной катушки преобразователя,

R — сопротивление микроамперметра Р1;

A = dh/h — отношение смещения якоря к зазору между якорем и полюсом магнитопровода в исходном положении (см. рис. 2).

L() — индуктивность одной катушки при среднем положении якоря,

r — активное сопротивление одной катушки (r1 = r2);

w — угловая частота генератора.

Экспериментальные исследования преобразователя подтвердили достоверность полученного выражения. Для проверки работоспособности и технических характеристик индуктивности измерителя перемещения проведены лабораторные испытания нескольких макетных образцов в комплексе измерительной системы микробарометра. Установлено, что надежный запуск и устойчивая работа генератора обеспечиваются при напряжении источника питания 0,3 В и более при температуре в пределах от -5 до +50 °C. Работа измерителя при более низкой температуре не проверялась.