Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах. Автоматизация измерительной установки (стр. 4 из 9)
для сигнала низшей (f2) из сравниваемых частот синусоидальной формы или импульсного сигнала при длительности фронтов более половины периода высшей (f1) из сравниваемых частот и в пределах значений, определяемых по формуле:
для импульсного сигнала низшей из сравниваемых частот с длительностью фронтов не более половины периода высшей из сравниваемых частот.
12. Прибор производит по ВХОДУ А счет числа (суммирование) электрических колебаний в диапазоне частот от 0 до 150 МГц за время, устанавливаемое вручную.
Напряжение и форма входного сигнала соответствуют п. 1.
13. Прибор измеряет по ВХОДАМ В и Г интервал времени в диапазоне от 0.1 мкс до 105 с при внутренних частотах заполнения 103, 104, 105, 106, 107 и 108 Гц, частота внешнего сигнала заполнения от 0 до 150 МГц.
Напряжение входного сигнала импульсной формы соответствует приведенному в п. 8.
14. Относительная погрешность измерения интервалов времени при длительности фронтов измеряемых импульсов не более половины периода сигнала заполнения не должна превышать значения, определяемого по формуле:
где d0 - относительная погрешность частоты кварцевого генератора или внешнего источника, используемого вместо внутреннего кварцевого генератора;
tизм - измеряемый интервал, мс;
и при длительности фронтов более половины сигнала заполнения не должна превышать значения, определяемого по формуле:
где tф1, tф2 - длительность фронтов импульсов, определяющих начало и конец счета, мс.
15. Входное сопротивление и входная емкость прибора по ВХОДАМ А и Б не менее 1 МОм и не более 70 пФ.
При нажатой кнопке «50 W» входное сопротивление прибора по ВХОДУ А - 50 Ом.
16. Прибор измеряет в режиме КОНТРОЛЬ собственные опорные частоты 1, 10, 100 кГц, 1, 10, 100 МГц с целью проверки работоспособности прибора.
17. Прибор обеспечивает непосредственный отсчет результатов измерения в цифровой форме с индикацией единиц измерения (MHz, KHz, mS, mS), переполнения (П), децимальной точки. В режиме ПАМЯТЬ прибор обеспечивает хранение результата измерения на время цикла измерения.
18. Время счета прибора при измерении частоты по ВХОДУ А 10-3, 10-2, 10-1, 1 и 10 с. При измерении частоты по ВХОДУ Д время счета удваивается.
19. При автоматическом пуске прибор обеспечивает возможность плавной установки времени индикации результатов измерения от 0.1 до 5 с; с допустимым отклонением +50% от указанных величин; при ручном и внешнем пуске время индикации неограниченное.
20. Прибор делит по ВХОДУ Б частоту входного сигнала в диапазоне от 0 до 1 МГц с коэффициентом деления 1, 10, 102, 103 и 104.
Напряжение и форма входного сигнала соответствуют приведенным в п. 8.
Форма выходного сигнала - положительный импульс длительностью не менее 0.1 мкс, амплитудой не менее 2 В на нагрузке 10 кОм.
21. Прибор выдает сигналы опорных частот: 0.1; 1, 10, 100 Гц, 1, 10, 100 кГц, 1 и 10 МГц, имеющие форму положительных импульсов со скважностью не более 5 и амплитудой не менее 2 В на нагрузке 10 кОм; 5 и 50 МГц напряжением; не менее 0.5 В на нагрузке 1 кОм на конце кабеля соединительного (4.850.597-21). Форма сигнала - близкая к синусоидальной.
22. Прибор работает от внешнего источника опорной частоты 5 МГц ±100 Гц напряжением от 0.5 до 3 В на нагрузке 100 Ом вместо внутреннего кварцевого генератора.
23. Прибор выдает на регистрирующее устройство информацию о значении измеряемой величины в потенциальном виде в параллельном двоично-десятичном коде 8-4-2-1 с уровнями напряжений на нагрузке 10 кОм;
от +2,4 до +4,5 В - логическ. «1»;
от 0 до +0,5 - логическ. «0».
24. Прибор принимает внешний сигнал запрета работы напряжением от 0 до +0.4 В.
25. После окончания счета прибор выдает командный сигнал для запуска регистрирующего устройства - положительный перепад напряжением с уровнями логического «0» от 0 до +0.5 В, логической «1» от +2.4 до +4.5 В на нагрузке10 кОм.
26. Прибор имеет автоматический, ручной и внешний сброс-пуск. Внешний сброс-пуск осуществляется импульсом положительной полярности, амплитудой от +2.4 до +4.5 В, на нагрузке 10 кОм, длительностью не менее 10 мкс при крутизне фронта не менее 0.5 В/мкс.
27. Прибор обеспечивает возможность дистанционного управления переключателями: РОД РАБОТЫ, ВРЕМЯ СЧЕТА-МНОЖИТЕЛЬ, МЕТКИ ВРЕМЕНИ, «50 W», «1V/10V», БЛОК, «150 MHz;/5 MHz», а также уровнями срабатывания усилителей по ВХОДУ А и ВХОДУ Б.
28. Прибор обеспечивает свои технические характеристики после времени установления рабочего режима, равного 2 ч. Время готовности прибора без гарантированной погрешности частоты внутреннего кварцевого генератора или работе с внешним источником опорной частоты - не более 1 мин; при работе прибора в интервале температур от 263 до 243 К (от минус 10 до минус 30°С) - не более 10 мин.
29. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением (220±22) В частотой (50±0.5) Гц, (220±11) или (115 ± 6) В частотой (400-12+28) Гц. Допустимое содержание гармоник до 5%.
30. В приборе обеспечена возможность автоматического подключения цепи питания кварцевого генератора к внешнему источнику постоянного напряжения +(27±3) В с потребляемым током не более 0.37 А.
31. Мощность, потребляемая прибором от сети при финальном напряжении, не превышает 100 ВА.
32. Прибор сохраняет свои технические характеристики в течение 16 ч непрерывной работы.
33. Нормальные условия эксплуатации:
температура окружающей среды - (293±5)К (20±5) 0С;
относительная влажность воздуха - (65±15)%;
атмосферное давление - (100±4) кПа (750±30) мм рт. ст.
34. Рабочие условия эксплуатации:
температура окружающей среды - от 243 до 323 К (от минус 30 до плюс 50°С);
повышенная влажность - до 98% при температуре до 308K (+35°C);
атмосферное давление - (100±4) кПа (750±30) мм рт. ст.
35. Предельные условия:
температура окружающей среды - от. 223 до 338 К (от минус 50 до +65°С);
пониженное атмосферное давление – 61.33 кПа (460 мм рт. ст.). После пребывания в предельных условиях время выдержки прибора в нормальных условиях не менее 2 часов.
36. Габаритные размеры прибора 490х136х480 мм. Масса прибора (без упаковки) не более 16 кг.
37. Наработка на отказ прибора - не менее 3000 ч
38. Средний срок службы прибора - не менее 10 лет. Средний ресурс - не менее 10000 часов.
Особенности задачи
Одной из задач данной диссертации является повышение автоматизации установки, то есть сопряжение ее ЭВМ.
Задачей сопряжения было получение и обработка выходного сигнала частотомера на терминале ЭВМ. Так как частотомер не имел интерфейса для непосредственного сопряжения его с ЭВМ, встала необходимость преобразования выходного сигнала, представленного в параллельном двоично-десятичном коде 8-4-2-1 в последовательный код, приемлемый для интерфейса RS-232C ЭВМ.
Выбор в пользу применения интерфейса RS-232C обусловлен наличием следующих факторов:
· относительная удаленность объекта обмена информацией (внешнего устройства) от компьютера (стандартом оговорена длина кабеля до 15 м при наличии общего контура заземления, однако во многих практических случаях она может быть существенно увеличена, хотя и с некоторым снижением рабочих скоростей);
· сравнительно (по отношению к параллельным методам и локальным вычислительным сетям) невысокая скорость обмена данными (максимально возможная скорость передачи данных стандартного последовательного порта компьютера составляет 115200 бит/сек, что ограничивает скорость обмена величиной около 10 Кбайт/сек);
· применение стандартного интерфейса для подключения к компьютеру без его вскрытия.
Далее приведена информация, пользуясь которой разработчик сможет осуществить сопряжение проектируемого устройства с компьютером при помощи интерфейса RS-232C
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с другими интерфейсами являются возможность передачи на большие расстояния и гораздо более простой соединительный кабель. В то же время работать с ним несколько сложнее. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим).
Компьютер имеет 25-контактный (DB25P) или 9-контактный (DB9P) разъем для подключения RS-232C. Назначение контактов разъема приведено в таблице 1.
| Цепь | Контакт (25-контактный разъем) | Контакт (9-контактный разъем) | I/O |
| FG | 1 | ' | - |
| -TxD | 2 | 3 | 0 |
| -RxD | 3 | 2 | I |
| RTS | 4 | 7 | 0 |
| CTS | 5 | 8 | I |
| DSR | 6 | 6 | I |
| SG | 7 | 5 | - |
| DCD | 8 | 1 | I |
| DTR | 20 | 4 | 0 |
| RI | 22 | 9 | I |
Таблица 1 Назначение контактов разъемов интерфейса RS-232C