2. Розрахункова частина

2.1 Складання структурної схеми приладу.

Структурну схему приладу можна представити у вигляді:

Рисунок 2.1- Структурна схема

На структурній схемі позначено: частотомір - перетворювач частотного сигналу в цифровий код; ПМН - масштабний перетворювач напруги для подальшої його подачі на АЦП; АЦП U - аналого-цифровий перетворювач напруги; обчислювальний пристрій - мікропроцесорна система; ЦОУ - цифрове відліковий пристрій для індикації результату вимірювання .

2.2 Розрахунок параметрів схеми

У якості АЦП виберемо аналого-цифровий перетворювач напруги, що працює за методом подвійного інтегрування, так як він забезпечує необхідну точність вимірювання заданої величини і має достатню швидкодію [5].

2.2.1 Определение частоты квантующего генератора

Частоту квантуючого генератора знайдемо, виходячи із заданого

значення похибки вимірювання частоти :

, (2.1)

можна знайти, що:

. (2.2)

Підставивши числові значення, отримаємо:

2.2.2 Визначення числа імпульсів за період

Величина періоду вибирається таким чином, щоб перешкода мережі частотою 50 Гц не впливала на результат вимірювання. Тому, як правило, період вибирається тривалістю 0,02 с. Число імпульсів N_x за період Т_х визначається як:

N_x = T_xf_g, (2.3)

або, підставивши числові значення:

N_x = 0,0211514,26  230,29.

2.2.3 Визначення кількості кроків дискретизації

Кількість кроків квантування m визначається з похибки АЦП як:

m = (2.4)

Підставивши числове значення,отримуємо:

2.2.4 Визначення коефіцієнта ділення частоти

Коефіцієнт розподілу частоти К_дч визначається як відношення числа імпульсів за період до числа ступенів квантування:

К_дч = 230,29/74 = 3,11

2.2.5 Визначення числа розрядів ЦОУ

1. Визначимо мінімальне число квантування.

Мінімальне число ступенів квантування ЦОУ можна визначити з формули для похибки ЦОУ:

,

де d=_=0,0015

_Отже,

2. Визначити число розрядів ЦОУ.

N_{x min}=2000

Розглянемо варіанти підбору числа розрядів:

Число розрядів	Nx	Показання ЦОУ, Гц
1	9<2000	9
2	99<2000	99
3	999<2000	999
4	9999>>2000	999.9

Отже, ЦОУ має 4 розряди.

2.2.6 Синтез схеми управління

На рисунку 2.2 зображені епюри напружень, що ілюструють роботу схеми управління.

Рисунок 2.2- Епюри напружень

Стан тригерів схеми керування і значення функцій

	ІЗ	ІН	ІК
№комб.	І 0	ІІ 1	ІІІ 2
Q1	0	1	0
Q2	0	0	1
P1 =	1*0=0	1*1=1	0*0=0
P2=	0	0	1

N	Q2	Q1
0 1 2 3	0 0 1 1	0 1 0 1

P₁=,

P₂= .

На рисунку 2.3 зображена синтезована схема управління

Рисунок. 2.3- Синтезована схема управління

2.3 Розрахунок мікропроцесорної частини

2.3.1 Визначення розрахункової формули вимірюваної величини, яка використовується мікропроцесором. При вимірі частоти, розрахунковий вираз для мікропроцесора можна записати як:

, (2.5)

де Т_х - період вимірюваного сигналу (Т_х = 1/f_x);

N_x - відповідний цифровий код;

Т_ср = 0,02 с;

N_cp - цифровий код, відповідний Т_СР (N_cp = 227) [6].

Висловивши з (2.5) Т_х, отримаємо:

Т_х =, (2.6)

f_x = , k = = f_g. (2.7)

Або, підставивши числові значення, одержимо:

(2.8)

Вираз (2.8) і є розрахункове співвідношення мікропроцесора для частоти.

Вираз для напруги можна записати як:

U_x = , (2.9)

де N_хн і U_хн - номінальне значення числа ступенів квантування АЦП і номінальне значення напруги АЦП.

Для АЦП К1108ПВ2, який використовуємо у роботі: N_хн = 4096

(12 розрядів), U_хн = 5 В. Підставивши значення в (2.9), отримаємо:

(2.10)

Вираз (2.10) - розрахунковий співвідношення для мікропроцесора.