Электроника тягоизмерительного стенда
Эта схема была разработана совместно с емкостными датчиками, аналогичными уже упоминавшимся (см. Конденсаторный датчик для тягоизмерительного стенда.)
Обычная проблема при конструировании стенда на основе емкостных датчиков - малое изменение емкости датчика относительно общей емкости. Проблема может быть решена несколькими способами:
- Использованием мостовой схемы измерения
- Повышением частоты измерительного генератора (преобразователя емкость-частота), для увеличения абсолютного изменения частоты (девиации).
- Использование разностного метода (метод биений).
Следущая схема была разработана исходя из легкости конструирования стабильных генераторов на чипе NE555, необходимости записи сигнала стенда магнитофон в качестве промежуточного носителя, и использования стандартной звуковой карты для обработки.
Стенд состоит из двух однотипных генераторов собраных на чипах NE555 (использование сдвоенного чипа NE556
не рекомендуется): gen1, gen2. Частотозадающим элементом генератора gen1 является емкостной датчик C1,
генератора gen2 - конденсаторы C2, C3. Тригеры D2.1, D2.2 - работают делителями частоты на 2 с целью уменьшения
фазовых шумов генераторов, и независимости от коэффициента скважности. На тригере D3.1 собран блок вычитания
частот, разностная частота делится на 2 на делителе D3.2.
Рабочая частота генератора gen1 выбирается так, что-бы абсолютное изменение частоты соответствовало допустимому диапазону выходных частот умноженному на 4. Частота генератора gen2 выбирается так что-бы минимальная разность частот генераторов была в 4 раза больше минимальной выходной частоты.
Для имеющегося датчика с начальной емкостью 770 пФ, и изменением емкости при полной нагрузке +20% были выбраны следующие параметры:
- Частота генератора gen1 (максимальная): 96 кГц
- Частота генератора gen1 (минимальная): 80 кГц
- Частота генератора gen2: 98 кГц
- Емкость C2: 660 пФ
- Выходные частоты (f/2): 500 - 4500 Гц.
Монтаж на макетной плате, конденсатор C2 размещен внутри вилки для подключения датчика, датчик подключен 20 см
куском телефонного провода типа "лапша". Для экономии на выключателе питания разъем питания совмещен с разьемом
выходного сигнала. Выбор сигнала (f или f/2) производится съемной перемычкой на плате. Для контроля работы генераторов
установлен пьезоэлектрический динамик (он потом сильно пригодился при калибровке).
При тестовом прогоне в выходном сигнале был обнаружен "звон". Для его ликвидации и уменьшения влияния импульных
помех на работу програмного zero-cross detector'а на выход была добавлена интегрирующая RC цепочка. В результате была получена следующая форма сигнала:
Форма сигнала записывалась звуковой картой и обрабатывалась с помощью программы WAV to Text converter.
Calculation templates:
- * Расчет корпуса двигателя на прочность. Скачать. 35 кб
- * Расчет стекло-пластиковой трубы. Скачать. 71 кб
- * Расчет чувствительности емкостного датчика усилия. Скачать. 53 кб
Soft:
- * WAV-to-Text file converter.
- * WAV Frequency meter.
