Розробка металошукача з виводом інформації на рідкокристалічний дисплей

 

Протягом етапу ЗІК, що триває 4000 періодів тактової частоти, вхідний сигнал через вимикачі S1, S2 і буферний підсилювач DA1 надходить на вхід інтегратора DA2. Це викликає на конденсаторі Синт нагромадження заряду, пропорційного й відповідного за знаком прикладеній вхідній напрузі. Напруга на виході інтегратора DА2 змінюється з постійною швидкістю, пропорційної вхідному сигналу.

Припустимо, що до початку етапу ЗІК заряд на конденсаторах Синт і Сакн і напруга зсуву нуля ОП DA1-DA3 дорівнюють нулю (Сакн – запам'ятовувальний конденсатор вузла автоматичної корекції «нуля»). Тому що вхідний струм інтегратора DA2 малий, зміни напруги на конденсаторі Сакн не відбувається, і він фактично не виявляє впливи на процес інтегрування. Конденсатор Собр залишається з попереднього циклу зарядженим від джерела зразкової напруги до Uобр. Наприкінці етапу ЗІК компаратор DA3 визначає знак вхідної напруги за знаком напруги на виході інтегратора DA2. Чутливість компаратора DA3 така, що він правильно визначає полярність вхідного сигналу, навіть якщо сигнал суттєво менше одиниці відліку.

При роботі перетворювача на етапі РІК вхідний сигнал на інтегратор DA2 не надходить. До його входу вимикачі S7, S8 або S6, S9 приєднують заряджений до зразкової напруги конденсатор Собр, причому в такій полярності (цим і обумовлений вибір тієї або іншої пари вимикачів), при якій відбувається розрядка конденсатора Синт.

Розрядка триває доти, поки конденсатор Синт не розрядиться повністю, тобто напруга на виході ОП DA2 не стане рівним нулю. У цей момент підключений паралельно конденсатору Синт компаратор DA3 спрацьовує та завершує етап РІК. Заряд конденсаторів Собр і Сакн практично не змінюється. Час розрядки конденсатора Синт, виражене числом періодів тактових імпульсів, і є результат виміру, записаний у лічильнику DD2. Стан лічильника листується в регістр DD3, а потім після дешифрації в семиелементний код сигнали надходять на індикатор.

При знаку напруги Uвх, протилежному зазначеному на рис. 2. 3, елемент G1 індикатору HG1 індицирує знак «мінус». При перевантаженні на табло залишається лише цифра 1 у старшому розряді й знак «мінус» (для негативної напруги).

Етап АКН починається із припинення роботи лічильника DD2, коли логічний пристрій DD1 «замикає контакти» вимикачів S3, S4 і S11. Що утворювався при цьому система, що стежить, забезпечує зарядку конденсаторів Синт і Сакн до напруги, що компенсує зсув «нуля» операційних підсилювачів DA1-DA3. Воно залишається незмінним протягом двох наступних етапів ЗІК і РІК. У результаті наведена до входу погрішність через зсув «нуля» і його температурного дрейфу не перевищує 10 мкВ.

Роботою всіх вузлів перетворювача управляє вбудований тактовий генератор. Частота проходження його імпульсів визначається зовнішніми елемента Rг і Сг. Для придушення мережних перешкод зі значеннями частоти, кратними 50 Гц, тактову частоту слід вибирати такий, щоб під час інтегрування, рівне 4000 періодів тактового генератора Тт, укладалося ціле число Nс періодів сіткової напруги (тривалість мережного періоду рівна 20 мс).

Таким чином, 4000 ∙ Тт = 20 ∙ Nc, де Nc = 1, 2, 3 і т. д. Звідси, 1т = 1/Тт = 200/Nс кГц, тобто 200, 100, 67, 50, 40 кГц; менші значення звичайно не використовують. Номінали частотозадавальних ланцюгів тактового генератора розраховують по формулі Сг = 0, 45/fт ∙ Rг. Для підвищення стабільності частоти між виводами 39 і 40 може бути включений кварцовий резонатор (при цьому елементи Rг і Сг не потрібні). При роботі перетворювача від зовнішнього генератора тактові імпульси подають на вивід 40; виводи 38 і 39 при цьому залишають вільними.

Межі вхідної напруги пристрою залежать від зразкової напруги Uобр і визначаються співвідношенням Uвх. max = ±1, 999 ∙ Uобр. Поточні показання індикатору повинні виражатися числом, рівним 1000 ∙ Uвх/Uобр, однак на практиці вони нижче на 0, 1... 0, 2%. Період вимірів при тактовій частоті 50 кГц рівний 320 мс. Інакше кажучи, прилад робить 3 виміри в секунду.

Типова схема включення перетворювача, його з'єднання з рідкокристалічним індикатором і чотирма елементами, що виключає АБО, необхідними для керування десятковими комами індикатору, показано на рис. 2. 5. Перетворювач розрахований на однополярне живлення стабільною напругою в межах від 7 до 10 В. Плюсове проведення джерела живлення підключають до вивода 1, а мінусової – до вивода 26. При напрузі живлення 9 В ± 1% і температурі навколишнього середовища 25+5°С максимальний споживаний струм не перевищує 1, 8 мА, при цьому погрішність перетворення – не більш одиниці молодшого розряду. Вхідний опір визначається лише витоками й суттєво перевищує 100 МОм.

Перетворювач оснащений двома вбудованими джерелами живлення, один напругою 2, 9±0, 5 В, а другий – близько 5 В. Плюс першого з'єднаний з вивід 1, а мінус – з виводу 32 (цей вивід прийнято вважати загальним проведенням аналогової частини перетворювача). У другого джерела плюс на тому ж вивід 1, а мінус – на вивід 37.

Перше (тривольтове) джерело служить для формування зразкової напруги за допомогою резистивного дільника. Зміна вихідної напруги