Вимірювач індуктивності та ємності на мікроконтролері

Размещено на http://www.allbest.ru

ЗМІСТ

Вступ

1. Тематичний план програми практики

2. Характеристика підприємства

2.1 Загальні відомості про підприємство

2.2 Діяльність та завдання дистанції

3. Посадові обов'язки керівника від підприємства

4. Техніка безпеки

4.1 Техніка безпеки в ШЧ

4.1.1 Основні заходи з дотримання безпеки працюючих на колії

4.2 Техніка безпеки в навчальному закладі

4.2.1 Інструкція з техніки безпеки в лабораторії

5. Вимірювач індуктивності та ємності на мікроконтролері

5.1 Принцип роботи та опис конструкції виробу

5.2 Характеристики мікроконтролера та способи програмування

5.3 Підбір елементів

Список використаної літератури

ВСТУП

Переддипломна практика для студентів спеціальності 5.05080202 “Виробництво електронних та електричних засобів автоматизації» є невід'ємною складовою частиною процесу професійної підготовки і проводиться на сучасних підприємствах.

Під час проходження переддипломної практики в Дистанції сигналізації та зв'язку м. Бахмач (ШЧ-8) я повинен познайомитись з характеристикою підприємства, з робочими обов'язками дублера старшого механіка, закріпити здобуті знання і навички отримані під час навчання, розпочати роботу над власним дипломним проектом.

Так як темою мого дипломного проекту є «Вимірювач індуктивності та ємності на мікроконтролері», то основною задачею є: збір інформації про пристрій, вибір аналіз існуючих аналогів даного пристрою, підбір елементів складання схеми електричної принципової, тощо.

1. ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ПРОГРАМИ ПРАКТИКИ

Звіт з переддипломної практики повинен містити:

- титульну сторінку з підписом керівника підприємства і керівника від технікуму;

- зміст (із вказаними сторінками);

- тематичний план програми практики;

- коротку характеристику підприємства (2-3 сторінки);

- відповіді на питання індивідуального завдання (13 -17 сторінок);

- посадові обов'язки відповідно присвоєного розряду чи керівника від підприємства (дублером якого ви є);

- список літератури.

Загальна кількість сторінок повинна бути в межах 23-30 сторінок.

Звіт повинен бути виконаний відповідно до діючих норм і стандартів по оформленню технічної документації (ГОСТ 2.105 - 95) та повинен містити 30-40% дипломного проекту.

Тематичний план переддипломної практики міститься в таблиці 1.

вимірювач індуктивність ємність мікроконтролер

Таблиця 1 Тематичний план переддипломної практики

Найменування робіт та тем	Тривалість практики
1. Загальне ознайомлення з підприємством	2 дні
2. Виробничі екскурсії	3 дні
3. Виконання обов'язків дублерів інженерно-технічного персоналу в цехах і відділах підприємства	20 днів
4. Систематизація матеріалів для дипломного проекту та захист переддипломної практики	5 днів
Разом:	30 днів

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДПРИЄМСТВА

2.1 Загальні відомості про підприємство

Бахмацька дистанція сигналізація та зв'язку (ШЧ-8) була заснована в 1973 році шляхом відокремлення її від Конотопської дистанції сигналізації та зв'язку.

Бахмацька дистанція сигналізації та зв'язку є відокремленим підрозділом Державного територіально-галузевого об'єднання "Південно-Західна залізниця".

Відокремлений підрозділ ШЧ-8 оперативно підпорядковується галузевій службі сигналізації та зв'язку.

Дистанція в своїй діяльності керується чинним законодавством України, наказами Міністерства транспорту та зв'язку України, наказами та розпорядженнями Укрзалізниці, Південно-Західної залізниці, Галузевої служби сигналізації та зв'язку.

2.2 Діяльність та завдання дистанції

Діяльність дистанції сигналізації та зв'язку розділена на три основні групи:

1. Забезпечення підрозділів залізниці зв'язком для функціонування всієї інфраструктури залізниці, в тому числі:

оперативно-технологічним телефонним зв'язком безпосередньо для організації перевізного процесу та забезпечення руху поїздів;

загально-технологічним телефонним зв'язком для управління та взаємодії підрозділів залізниці;

телеграфним зв'язком для забезпечення документальності при управлінні, координації та взаємодії підрозділів залізниці і підприємств залізничного транспорту;

каналами та лініями зв'язку для побудови автоматизованих систем, мереж, централізації автоматизованих робочих місць.

2. Забезпечення безпеки руху поїздів в тій частині, яка закріплена за галузевою службою сигналізації та зв'язку та на закріплених за дистанцією дільницях залізниці.

3. Якісне функціонування всіх пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку на закріплених за дистанцією дільницях залізниці на рівні стандартів визначених чинним законодавством України.

Завданням дистанції є :

- технічне обслуговування і ремонт, що забезпечують надійне функціонування технічних пристроїв сигналізації, централізації та блокування; механізованих і автоматизованих сортувальних гірок; радіо, провідного зв'язку, ПОНАБ, інших видів залізничної автоматики, телемеханіки і безпеки руху поїздів при запланованих обсягах руху;

- експлуатація телефонних і телеграфних станцій;

- забезпечення засобами зв'язку підприємств (виробничо-технічних підрозділів) залізниці;

- запровадження нової техніки, прогресивних технологій, виконання усіх видів ремонту пристроїв відповідно до розроблених планів та графіків;

З метою виконання покладених завдань, дистанція здійснює свою діяльність за наступними напрямками:

1) забезпечення експлуатаційної діяльності по технічному утриманню, капітальному ремонту, а також технічному переоснащенню пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку у відповідності з затвердженим планом галузевої служби сигналізації та зв'язку, при безумовному забезпеченні безпеки руху поїздів;

2) забезпечення обслуговування кабельних та повітряних ліній зв'язку, систем каналоутворення, обладнання оперативно-технологічного зв'язку, комутаційних систем та кінцевих пристроїв;

3) розробка та здійснення заходів по модернізації пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку, більш ефективному їх використанню впровадження технічних заходів націлених на підвищення якості експлуатаційної роботи;

4) розробка проектів та реалізація затверджених планів підвищення надійності пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку, впровадження засобів, що підвищують безпеку руху поїздів та автотранспорту, соціально-економічного розвитку залізниці, приведення технічних засобів залізниці до вимог Правил технічної експлуатації, охорони праці, екологічної безпеки, енергозбереження, пожежної безпеки;

5) розробка та безумовне виконання графіків технічного процесу;

6) оперативне відновлення дії пошкоджених пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку з забезпеченням безпеки руху поїздів та охорони праці. Розслідування та систематичний аналіз причин відмов та передчасного зносу пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку, розробка на основі виконаного аналізу заходів щодо попередження подібних відмов у майбутньому;

7) виконання заходів по результатам аналізу експлуатаційної роботи;

8) попередження та усунення у встановлені терміни пошкодження пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку;

9) ведення технічної документації на пристрої автоматики, телемеханіки та зв'язку у відповідності з вимогами локальних нормативних актів та чинного законодавства України;

10) застосування єдиної методики з питань обслуговування, експлуатації і розвитку пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку;

11) взаємодія з іншими підрозділами залізниці, а також підприємствами, організаціями з питань використання і розвитку засобів автоматики, телемеханіки та зв'язку;

12) безумовне виконання вимог Правил технічної експлуатації, інструкцій, розпоряджень та вказівок служби сигналізації та зв'язку;

13) забезпечення схоронності і ефективного використання ліній зв'язку та пристроїв автоматики, телемеханіки та зв'язку;

14) контроль за якістю виконання робіт з будівництва нових об'єктів;

15) контроль за якістю продукції, що придбається для потреб дистанції, ведення претензійної роботи при виявленні неякісної продукції;

16) підготовка проектів технічних умов на будівництво та реконструкцію об'єктів;

17) зміцнення і розвиток господарства дистанції на основі впровадження досягнень науково-технічного прогресу, передової технології і передового досвіду;

18) складання та надання у встановлені терміни заявок: на матеріали, вироби, інструменти, обладнання, які поставляються централізовано та на виділення коштів для самостійного їх придбання в межах встановлених планами контрольних обсягів. Розробка проектів планів закупівлі ТМЦ на наступний період, визначений діючими нормативними документами;

19) аналіз виробничо-господарської діяльності, дотримання фінансової та розрахункової дисципліни;

20) дотримання вимог і норм з охорони навколишнього середовища під час здійснення своєї діяльності, раціонального використання і відтворення природних ресурсів для забезпечення екологічної безпеки, створення належних умов для високопродуктивної праці, забезпечення додержання законодавства про працю, правил та норм охорони праці, соціального страхування, прав працівників, гарантованих законодавством про охорону праці, функціонування системи управління охороною праці;

21) представлення статистично-аналітичної та звітної інформації встановленим порядком;

22) розробка і проведення заходів по забезпеченню мобілізаційної готовності дистанції;

23) забезпечення режиму таємності і своєчасне виконання необхідних заходів по захисту таємних і службових відомостей від розголошення;

24) дистанція здійснює також інші види діяльності, що не заборонені чинним законодавством України.

3. ПОСАДОВІ ОБОВ'ЯЗКИ КЕРІВНИКА ВІД ПІДПРИЄМСТВА

При проходженні переддипломної практики я був під керівництвом старшого механіка ПОНАБ. Він організовує і керує всією роботою ввіреного штату по забезпеченню безперебійної роботи пристроїв, що обслуговуються, проводить оперативно - методичне керівництво всією роботою з охорони праці, звітує по підсумках роботи за місяць перед керівництвом. Старший механік ПОНАБ має певні службові обов'язки, права та відповідальність.

Службові обов'язки керівника від підприємства:

керує підлеглими працівниками, планує і організує їх роботу, проводить технічне навчання, безпосередньо виконує складні в технічному відношенні роботи;

повинен знати пристрої дільниці, що обслуговуються, виконувати монтаж, регулювання і електричні вимірювання в пристроях, систематично підвищувати свої знання і вдосконалювати прийоми праці, передавати свій досвід і знання підлеглим;

перевіряти стан пристроїв згідно встановленої періодичності, вказувати на виявлені недоліки, контролювати якість і своєчасність усунення виявлених недоліків;

особисто керує роботами, пов'язаними із зміною монтажу і схем пристроїв, до передачі в експлуатацію повинен всебічно перевірити правильність їх дії;

стежить за наявністю у підлеглих працівників необхідних для виконання робіт матеріалів, а також за аварійно-відновним запасом;

визначає об'єм роботи по ремонту пристроїв і представляє начальнику дільниці дані для складання плану ремонту і подальшого вдосконалення роботи пристроїв;

своєчасно перевіряти і забезпечувати роботу пристроїв в зимових умовах, особисто брати участь в розслідуванні причин відмов роботи пристроїв, про результати розслідування особисто докладає керівництву дистанції і черговому інженеру;

проводить навчання, заняття, інструктажі з охорони праці, пожежної безпеки, електробезпеки, переміщенню вантажів кранами, другу ступінь оперативного контролю;

виконує у встановлені терміни усунення зауважень по розпорядженнях, перевірках, своєчасно виконує накази, телеграми по нещасних випадках;

Також виконує обов'язки відповідального за електрогосподарство цеха згідно ПТЕ і наказу ШЧ-8 забезпечує:

правильну, надійну, економічну і безпечну роботу електроустановок цеху;

проводить роботу направлену на економію електроенергії;

впровадження нової техніки і технології, сприяючої більш надійній, економічній і безпечній роботі електроустановок, а також підвищенню продуктивності праці;

організацію і своєчасне проведення планово-попереджувального ремонту;

навчання і інструктування працівників цеху;

наявність і своєчасну перевірку предметів захисту і протипожежного інвентарю;

виконання розпоряджень у встановлені терміни;

ведення технічної документації, розробку необхідних інструкцій і положень;

Водночас виконує обов'язки відповідального за пожежну безпеку в цеху згідно з Правилами пожежної безпеки на залізничному транспорті, Законом України " Про пожежну безпеку " п.2.5. зобов'язаний:

забезпечувати виконання встановленого протипожежного режиму, правил пожеж-ної безпеки і інструкцій відносно заходів пожежної безпеки;

не допускати до роботи осіб, які не пройшли спеціального навчання, інструктаж і перевірку знань по пожежній безпеці;

провести періодичні огляди територій, виробничих і службових приміщень з метою контролю за шляхами евакуації, засобів пожежогасіння (гідрантів, внутрішніх пожежних кранів, вогнегасників) і застосування термінових заходів по усуненню виявлених зауважень і недоліків;

забезпечити збереження в технічно справному стані засобів пожежогасіння, пожежної сигналізації, зв'язку;

спостерігати за справністю приладів опалювання, вентиляції, електроустановок, технологічного і виробничого обладнання і вживання заходів по усуненню виявлених недоліків;

знати пожежну безпеку техпроцесів, технологічного і виробничого обладнання, категорії приміщень виробничого і складського призначення, а також вимоги пожежної безпеки, застосування і вибухонебезпечних і пожежонебезпечних речовин і матеріалів;

- спостерігати за своєчасним прибиранням приміщень і робочих місць;

- у разі виникнення пожежі негайно повідомити про це в пожежну охорону, керівнику підприємства і приступити до ліквідації відповідно до вимог правил пожежної безпеки на залізничному транспорті, а також інструкцій про забезпечення пожежної безпеки.

Права керівника від підприємства:

проїзд у службових справах в межах дистанції у всіх поїздах і окремими локомотивами при пред'явленні документів;

звертатися до поїздного диспетчера з проханням короткочасної зупинки поїзда дня посадки і висадки з метою найшвидшого відновлення пристроїв зв'язку, ПОНАБ при їх відмові;

безкоштовно подавати службові телеграми, вести службові переговори по телефону в межах свого відділення і сусідніх дистанцій суміжних відділень і доріг;

перевозити при собі безкоштовно інструменти і матеріали, необхідні для проведення робіт;

не допускати до роботи тих, що не виконують правила техніки безпеки, не забезпечують безпеку руху поїздів, що порушують трудову дисципліну;

при необхідності викликати в будь-який час доби електромеханіків;

подавати працівників до преміювання або позбавлення їх премій;

- користується правами, передбаченими інструкцією ЦВ-ЦШ-0053.

Відповідальність керівника від підприємства:

за стан безпеки руху поїздів згідно своїх обов'язків;

забезпечення безпечних умов праці в цеху, на дільниці;

- своєчасне і якісне проведення всіх видів інструктажів, навчання і перевірку знань;

- дотримання підлеглими трудової і технологічної дисципліни;

виконання інструкцій, Правил і нормативних документів з охорони праці, Закону України "Про охорону праці";

пожежну безпеку і електробезпеку в цеху, переміщення вантажів кранами на своїй дільниці;

створення нормальних виробничих і санітарно-побутових умов праці;

забезпечення працівників спецодягом, захисними засобами, запобіжними пристроями;

- несе матеріальну відповідальність за обладнання і матеріали ввіреного цеху.

4. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ

4.1 Техніка безпеки в ШЧ

Перед початком практики мені був проведений ввідний інструктаж в Дистанції сигналізації та зв'язку, на якому мене ознайомили з загальними поняттями про техніку безпеки, правилами поводження на території ШЧ та на залізничних коліях. Далі, вже на робочому місці мій безпосередній керівник переддипломної практики від підприємства провів первинний інструктаж, на якому мене ознайомили з улаштуванням автоматичних пристроїв, машин та механізмів, розміщенням небезпечних та захисних зон, порядком підготовки до роботи, вимог до організації робочого місця, правилами безпеки при роботі з інструментами, правилами електробезпеки та основними заходами з дотримання безпеки працюючих безпосередньо на залізничних коліях.

Основні заходи з дотримання безпеки працюючих на колії

Під час виконання робіт з технічного обслуговування та ремонту напольних пристроїв СЦБ (стрілок, світлофорів, рейкових кіл, вагонних сповільнювачів) виникає необхідність знаходження на коліях та поблизу рухомого складу. При цьому існує небезпека наїздів рухомого складу на працюючих. Для запобігання цієї небезпеки нормативні документи передбачають ряд організаційних і організаційно-технічних заходів.

При виконанні значних обсягів робіт з ремонту та поточного утримання пристроїв Правила технічної експлуатації передбачають виділення у графіках руху поїздів технологічних вікон тривалістю від 1 до 4 годин. Для ремонту та технічного обслуговування пристроїв на сортувальних гірках передбачаються вікна тривалістю до 1,5 годин. Необхідними умовами виконання будь-яких робіт, пов'язаних з перервами руху поїздів, обмеженнями швидкості, у тому числі внаслідок знаходження працівників на коліях, є:

1) при значних обсягах робіт - завчасне узгодження керівником точних строків початку та закінчення робіт з відповідними працівниками служби перевезень;

2) при роботі на станційних коліях - обов'язковий дозвіл чергового по станції (на ділянках з диспетчерською централізацією - поїзного диспетчера) з попереднім оформленням необхідних записів у Журналі огляду, в тому числі з метою своєчасного сповіщення працюючих про наближення рухомого складу;

3) обов'язкове огородження сигналами місць перешкод та виконання робіт з призначенням сигналістів, незалежно від очікуваного руху поїздів у зоні робіт;

4) постійний телефонний або радіозв'язок керівника робіт з черговим по станції або поїзним диспетчером, а також із сигналістами;

5) при виконанні робіт у темний період доби - обов'язкове освітлення місця виконання робіт.

Якщо для таких робіт не передбачені вікна у графіку руху поїздів, то начальник дистанції сигналізації та зв'язку попередньо узгоджує строки проведення робіт з начальником залізниці, який дає дозвіл на закриття перегону або станційної колії. Основними засобами огородження є: переносні сигнали (щити червоного та жовтого кольорів, ліхтарі з червоним вогнем, червоні прапорці), сигнальні знаки "С", а також сигналісти, які забезпечуються ручними сигналами та відрізняються формою одягу. [1]

4.2 Техніка безпеки в лабораторії навчального закладу

Перед початком практики я пройшов ввідний інструктаж, на якому мене ознайомили з загальними поняттями про техніку безпеки, правилами поводженнями в лабораторіях та на території закладу. Далі, вже на робочому місці мною було пройдено первинний інструктаж, на якому мене ознайомили з улаштуванням автоматичних пристроїв, машин та механізмів, розміщенням небезпечних та захисних зон, порядком підготовки до роботи, вимог до організації робочого місця електромонтажника, правилами безпеки при роботі з інструментами в лабораторії.

При проведенні електромонтажних робіт необхідно пам'ятати про ризик, якому можна піддати своє здоров'я й життя, зневажаючи елементарними правилами безпеки.

Далі наведу інструкцію по техніці безпеки в лабораторії електронних пристроїв та засобів автоматизації КІ СумДУ.

Інструкція з техніки безпеки в лабораторії

1. Загальні положення

1.1 При виконанні лабораторних та інших робіт кожен студент повинен:

1.1.1 Бути уважним та обережним в лабораторії та робочому місці.

1.1.2 Не торкатися до неізольованих проводів та не огороджених частин електроприладів.

1.1.3 Дотримуватися правил внутрішнього розпорядку.

1.1.4 Дотримуватися правил особистої гігієни при виконанні роботи.

1.2 Виконувати тільки роботу, отриману від лаборанта та викладача.

1.3 При отриманні травми на виробництві постраждалий (якщо дозволяє стан здоров'я) або очевидець повинен відразу сповістити керівнику робіт про інцидент.

1.4 Студенти повинні знати та суворо виконувати вимоги даної інструкції.

2 Вимоги безпеки перед початком роботи

2.1 Перед початком роботи:

2.1.1 Уважно оглянути робочий стіл, прибрати всі предмети, які заважають роботі.

2.1.2 Перевірте, що робоче місце достатньо освітлено. Освітлення на робочому місці повинно відповідати вимогам норм та правил по охороні праці.

2.1.3 Звернути увагу на справність електричних розеток, вимикачів освітлення.

2.1.4 Намітити план послідовності виконання робіт.

2.2 Забороняється використовувати в приміщенні саморобні електронагрівальні прилади.

2.3 Власний одяг повинен бути зручний для роботи.

3 Вимоги безпеки під час виконання робіт

3.1 Студент повинен підтримувати в чистоті власне робоче місце, а також підтримувати чистоту в приміщенні.

3.2 При виявленні несправностей в електроприладах, в розетці необхідно викликати лаборанта для ліквідації несправностей.

3.3 Не допускати загромадження робочого місця.

3.4 Виконувати тільки ту роботу, виконання якої дозволене лаборантом.

3.5 Не займатися сторонніми справами на робочому місці та не відволікати інших.

4 Вимоги безпеки після закінчення роботи

4.1 Привести в порядок своє робоче місце. Необхідні документи покласти в ящик стола, відходи викинути в корзину.

4.2 Вимкнути кондиціонер, освітлення і загальне електропостачання підрозділу.

5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях

5.1 При виникненні будь-яких аварійних ситуацій - відразу сповістити лаборанта.

5.2 У випадку аварійної ситуації, що привела до травми, необхідно надати першу медичну допомогу постраждалому та доправити його в медпункт.

5.3 При виникненні пожежі:

- прийняти міри по гасінню пожежі, використовуючи первинні засоби пожежогасіння;

- сповістити про пожежу керівнику робіт;

- при розвитку пожежі керівник робіт викликає пожежну службу за телефоном 101;

- при виникненні небезпеки, через розвиток пожежі, необхідно покинути небезпечну зону.

5. Вимірювач індуктивності та ємності на мікроконтролері

5.1 Принцип роботи та опис конструкції виробу

З великої кількості схем, я обрав схему вимірювача індуктивності та ємності, опис якої опубліковано в журналах "Радіо" № 7 за 2004 р., ст. 26, 27 Вимірювач LC і "Радіоаматор" № 8 за 2005 р., ст. 35...37 Вимірювач індуктивності і ємності. [1]

Принцип роботи обраного пристрою заснований на вимірюванні енергії, що накопичується в електричному полі конденсатора і магнітному полі котушки. [2]

Використання в цій конструкції мікроконтролера і ЖКІ індикатора дозволило створити простий, малогабаритний, дешевий і зручний в експлуатації прилад, що має досить високу точність вимірів. При роботі з приладом не треба маніпулювати ніякими органами управління, достатньо просто підключити вимірюваний елемент і зняти показання з індикатору.

Даний пристрій повинен вимірювати ємність від 0,1 пФ до 5 мкФ і індуктивність від 0,1 мкГн до 5 Гн з точністю 2-3 %. Напруга живлення 7,5... 9 В, споживаний струм 10... 15 мА.

Для підвищення точності вимірювання LC прилад має 9 діапазонів вимірювання. Частота напруги збудження на першому діапазоні дорівнює 800 кГц. На такій частоті вимірюється ємність приблизно до 90 пФ і індуктивність близько до 90 мкГн. На кожному наступному діапазоні частота знижується в 4 рази, відповідно у стільки ж разів розширюється межа вимірювання. На 9 діапазоні частота дорівнює 12 Гц, що забезпечує вимірювання ємності приблизно до 5 мкФ і індуктивності до 5 Гн. Потрібний діапазон вибирається автоматично, причому після включення живлення вимір починається з 9 діапазону. У процесі перемикання номер діапазону відображається на індикаторі, що дозволяє визначити на якій частоті проводиться вимірювання.

Після вибору потрібного діапазону результат вимірювання LC в пФ або мкГн виводиться на індикатор. Для зручності зчитування десяті частки пФ ( мкГн ) і одиниці мкФ ( Гн ) відокремлюються порожнім знаком, а результат округлюється до 3 значущих цифр.

Хоча ЖКІ індикатор в схемі використаний один з найдешевших і розповсюджених - від телефонів з автоматичним визначенням номеру, але на даний час знайти його у продажі було досить складно. На жаль, він не має власної назви і різні виробники називають його по своєму, наприклад, зустрічається позначення KO- 4B. Незмінним залишається тільки його вбудований контролер HT1613 або HT1611. Ця марка іноді нанесена на плату індикатора. Нумерація виводів також може відрізнятися у різних виробників, але їх найменування зазвичай не змінюються. Хіба що вивід SK може бути позначений як CK або CLK.

Схема електрична принципова вимірювача індуктивності та ємності міститься в Додатку А. Працює він таким чином. Сигнал напруги збудження прямокутної форми з виведення PB1 мікроконтролера ATtiny15L через три нижніх за схемою буферних елемента DD2 надходить на вимірювальну частину схеми. Під час позитивної напівхвилі вимірюваний конденсатор заряджається через резистор R9 і діод VD6, а під час негативною - розряджається через R9 і VD5. Середній струм розряду, пропорційний вимірюваній ємності, перетворюється за допомогою операційного підсилювача DA1 в напругу. Конденсатори C5 і C7 згладжують його пульсації. Резистор R14 служить для точної установки нуля ОУ.

При вимірі індуктивності під час позитивної напівхвилі струм в котушці наростає до значення, обумовленого номіналом резистора R10, а під час негативною - струм, створюваний ЕРС самоіндукції через VD4 і R11 також надходить на вхід DA1. Таким чином, при постійній напрузі живлення і частоті сигналу, напруга на виході ОП прямо пропорційно вимірюваної ємності або індуктивності.

Похибка приблизно 2 - 3 % при вимірюванні ємності забезпечується без великих зусиль, з котушками ж все трохи складніше. Адже котушка завжди має багато паразитних параметрів - активний опір обмотки, втрати в осерді на вихрові струми, на гістерезис та ін.. Крім того, магнітна проникність феромагнетиків нелінійно залежить від напруженості магнітного поля. Індуктивність при вимірюванні піддається впливу однополярних струмів, а всі реальні ферромагнетики мають досить високе значення залишкової індукції.[4]

У результаті дії всіх цих факторів показання приладу при вимірюванні індуктивності деяких котушок можуть істотно відрізнятися від того, що покаже промисловий вимірювач LC, що вимірює комплексний опір на фіксованій частоті.

Але слід враховувати особливості принципу вимірювання. Для котушок без осердя, для незамкнутих магнітопроводів і для феромагнітних магнітопроводів з зазором точність вимірювання цілком задовільна, якщо активний опір котушки не перевищує 20-30 Ом. А це означає, що індуктивність всіх ВЧ котушок, дроселів, трансформаторів для імпульсних джерел живлення і т.п. можна вимірювати досить точно. А от при вимірюванні індуктивності котушок з великою кількістю витків тонкого дроту і замкнутим магнітопроводом без зазору, особливо з трансформаторної сталі буде велика похибка.

Для наладки необхідно підібрати декілька котушок і конденсаторів в діапазоні виміру приладу, що мають мінімальний допуск по номіналу. Якщо є можливість, їх точні значення слід виміряти за допомогою промислового вимірювача LC. Враховуючи, що шкала лінійна, в принципі досить одного конденсатора і однієї котушки. Але краще проконтролювати увесь діапазон. В якості зразкових котушок добре підходять дроселі типу ДМ, ДП.

5.2 Характеристики мікроконтролера та способи програмування

ATtiny15L є 8 -ми розрядним CMOS мікроконтролером з низьким рівнем енергоспоживання, заснованим на AVR RISC архітектурі. Завдяки виконанню високопродуктивних інструкцій за один період тактового сигналу, ATtiny15L досягає продуктивності, що наближається до рівня 1 MIPS на МГц, забезпечуючи розробнику можливість оптимізувати рівень енергоспоживання відповідно до необхідної обчислювальної продуктивністю.

Ядро AVR містить потужний набір інструкцій і 32 робочих регістра загального призначення. Всі 32 регістра безпосередньо підключені до арифметико - логічного пристрою ( АЛП), що забезпечує доступ до двох незалежних регістрів при виконанні однієї інструкції за один такт. В результаті, дана архітектура має більш високу ефективність коду, при підвищенні пропускної здатності, аж до 10 разів, порівняно зі стандартними микроконтроллерами CISC.

ATtiny15L має: 1 Кбайт Flash пам'яті, 64 байт EEPROM, 6 ліній I / O загального призначення, 32 робочих регістра загального призначення, 2 8 - vb розрядних універсальних таймера / лічильника, один з високошвидкісним виходом з ШІМ, вбудовані генератори, внутрішні і зовнішні переривання, програмований стежить таймер, 4 -х канальний, 10 -ти розрядний АЦП з одним диференціальним входом сигналу напруги з опціональним х20 посиленням, а також, три програмно обираних режиму економії енергоспоживання. Режим очікування « Idle Mode » зупиняє CPU, але дозволяє функціонувати АЦП, аналоговому компаратору, таймеру / лічильникамі системі переривань. Режим придушення шумів АЦП забезпечує високопрецизійні АЦП- вимірювання шляхом зупинення CPU і збереження працездатності АЦП. Режим економії енергоспоживання «Power Down» зберігає вміст регістрів, але зупиняє тактові генератори, відключаючи всі інші функції мікроконтролера, аж до наступного зовнішнього переривання, або до апаратної ініціалізації. Функції активації, або переривання при зміні логічного рівня на вході дозволяє ATtiny15L бути високочутливої до зовнішніх подій, при збереженні мінімального рівня енергоспоживання при знаходженні в режимах економії енергоспоживання.

Пристрій проводиться із застосуванням технологи незалежній пам'яті з високою щільністю розміщення, розробленої в корпорації Atmel. Завдяки поєднанню вдосконаленого 8-ми розрядного RISC CPU з Flash - пам'яттю з підтримкою внутрішньосистемного програмування на одному кристалі вийшов високопродуктивний мікроконтролер ATtiny15L, що забезпечує гнучке і економічно-високоефективне рішення для багатьох додатків вбудованих систем управління, особливо у разі застосування в зарядних пристроях, системах баластного освітлення, і у всіх типах додатків, що використовують інтелектуальні сенсори.

AVR ATtiny15L підтримується повним набором програм і пакетів для розробки, включаючи : компілятори С, макроассемблера, отладчики / симулятори програм внутрісхемние емулятори та набори для макетування.

Способи програмування мікроконтроллерів.

AVR- мікроконтролери надають користувачеві кілька різних інтерфейсів для програмування. Це послідовне програмування при високій напрузі, послідовне програмування при низькій напрузі через SPI, паралельне програмування при високій напрузі та програмування по інтерфейсу JTAG. Перший тип програмування зустрічається тільки в моделях AVR сімейства ATtiny, останній - доступний деяким моделям старшого сімейства. Моделі ATmega з найбільш розвиненою периферією можуть підтримувати до трьох різних інтерфейсів програмування.

Переважна більшість AVR- мікроконтролерів володіють також здатністю самопрограмування, завдяки чому вміст пам'яті програм можна модифікувати безпосередньо з користувача програми. Крім цього FLASH - пам'ять може бути перепрограмовано в режимі налагодження через однопроводной інтерфейс dW, наявний в ряді моделей ATmega і у всіх нових моделях ATtiny.Програмування при високій напрузі ( паралельне і послідовне ) вимагає значного числа висновків мікроконтролера і додаткового джерела напруги 12 В. З цієї причини конструкція программаторов досить складна. При високовольтному програмуванні досягається найбільша швидкість запису і надається максимальний доступ до ресурсів AVR. Найчастіше цей вид програмування застосовується при великосерійному заводському виробництві.Інтерфейс JTAG дуже зручно використовувати в тих випадках, коли необхідно вести програмування та налагодження в одному циклі розробки. На жаль JTAG мається далеко не у всіх моделях AVR, а фірмові програматори коштують значних грошей. Низьковольтне послідовне програмування через SPI, найбільш поширене. Це спосіб варто визнати основним при програмуванні AVR- мікроконтролерів. Его підтримують всі моделі з ядром AVR, за винятком двох застарілих представників молодшого сімейства ATtiny11x і ATtiny28x. У даному розділі буде наведено опис двох программаторов працюють в подібному режимі. Перший з них можна рекомендувати для швидкого старту. Він має просту конструкцію і працює під управлінням популярної радіоаматорського програми PonyProg2000. Другий, набагато більш досконалий, є функціональним аналогом AVR ISP фірми ATMEL. Цей програматор інтегрується з IDE AVR Studio і дозволяє реалізувати алгоритми програмування з максимально можливою точністю.

5.3 Підбір елементів

При підборі лементів виникли труднощі лише з пошуком ЖКІ індикатора та мікроконтролера ATtiny15L, оскільки вони зняті з виробництва і майже відсутні у продажі. Якщо знайти йти все ж таки не вдалось, то є реальна можливість їх заміни на аналоги, але тоді конструкція трішки змінилась би и знадобилося б більше часу на виготовлення пристрою.

Усі деталі вимірювача індуктивності та ємності, окрім SA1 змонтовані на односторонній друкованій платі розміром 110x38 мм. Схема електрична принципова зображена у додатку А.

Індикатор HG1 і кнопка установки нуля SB1 встановлюються з боку монтажу і виводяться на лицьову панель. Довжина дротів до SA1 і вхідних клем не повинна перевищувати 2...3 см. Діоди VD3...VD6 - високочастотні з малим падінням напруги - Д311, Д18, Д20. Підстроювальні резистори R11, R12, R14 малогабаритні типу СП3-19. Заміна R11 на дротяний резистор небажана, оскільки приведе до зниження точності вимірів. DA1 140УД1208 можна замінити на якій-небудь інший ОП, який має ланцюг установки нуля і здатний працювати від /-5 В. Номінал ємностей C4, C5, C11 зменшувати не слід. Тумблер SA1 має бути малогабаритним і з мінімальною ємністю між виводами. DD2 можна замінити на будь-який КМОП мікросхему серій 1561, 1561, 1554, 74HC, 74AC, що містить 6 інверторів, наприклад 74HC14. Застосування ТТЛ серій 155, 555, 1533 та ін. не рекомендується.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1 Інструкція з забезпечення безпеки руху поїздів при виконанні колійних робіт. - ЦП-0067. - К., 2001.

2 Хлюпин Н.П. Измеритель индуктивности и емкости // Радио. - 2004. - №7.-с.25-26.

3 Степанов А. Простой LC-метр // Радио. -1982. - №3. - с.47.

4 Семенов Б.Ю. Силовая электроника. М: СОЛОН-Р, 2001.

5 Микроконтроллеры AVR. Вводный курс. /П ер. с англ. -- М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2006. - 272 с.

6 Разработка устройств на миклоконтролерах AVR: шагаем от чайника до профи. - СП6.: Наука и техника, 2013. - 528 с.

7 Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel - М.: ИП. РадиоСофт, 2002. - 110с.

Размещено на Allbest.ru