【導(dǎo)讀】美國(guó)阿克來(lái)克斯公司中的一個(gè)分公司W(wǎng)DC，MeasurementSystem)，顯示板上可顯示被測(cè)主機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功率。量程范圍為0～2×106Nm，測(cè)量精度為?1％.，轉(zhuǎn)速測(cè)量是采用紅外線測(cè)速。％.，平均無(wú)故障時(shí)間MTBF為4200h。

　　

【正文】 a w n B y :R175kR215 0 kC1 uFC2 uFUi Uo 圖 濾波電路 RC低通 濾波電路的回路電壓為 增益為 截止頻率 電路中取 第一級(jí)濾波電路截止頻率為 Hzf 201 ? ，根據(jù)公式取 ?? kR 1501 ， FC ? ? ； 取第二級(jí)濾波電路截止頻率為 Hzf 102 ? ，根據(jù)公式取 ?? kR 1502 ， FC ? ? 。 數(shù)顯電壓表的設(shè)計(jì) 數(shù)字電壓表將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。該系統(tǒng)（如圖 所示）可采用 MC14433—— 213 位 A/D轉(zhuǎn)換器、 MC1413 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、CD4511BCD到七段鎖存 譯碼 驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源 MCl403和共陰極 LED發(fā)光數(shù)碼管組 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 17 成。本系統(tǒng)是213位數(shù)字電壓表，213 位是指十進(jìn)制數(shù) 0000～ 1999。所謂 3 位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為 0～ 9，而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從 0 變化到9，而只能由 0變到 l，即二值狀態(tài)，所以稱為半位。 各部分的功能如下： 213 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器 (MC14433)：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 基準(zhǔn)電源 (MC1403)：提供精密電壓，供 A／ D 轉(zhuǎn)換器作參考電壓。 譯碼器 (MC4511)：將二 — 十進(jìn)制 (BCD)碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。 驅(qū)動(dòng)器 (MC1413)：驅(qū)動(dòng)顯示器的 a， b， c， d， e， f， g 七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管 (LED)進(jìn)行顯示。 顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn) 行數(shù)字顯示，讀出 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 工作過(guò)程如下： 213 位數(shù)字電壓表通過(guò)位選信號(hào) DS1～ DS4 進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于 MCl4433 電路的 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用 BCD 碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的 LED發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。 DS1～ DS4 輸出多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)。 DS選通脈沖為高電平時(shí)表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在 Q0～ Q3 端輸出。 每個(gè) DS選通脈沖高電平寬度為 18 個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔 2 個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。 DS和 EOC的時(shí)序關(guān)系是在 EOC脈沖結(jié)束后，緊接著是 DS1 輸出正脈沖。以下依次為 DS DS3 和 DS4。其中 DS1 對(duì)應(yīng)最高位 (MSD)， DS4 則對(duì)應(yīng)最低位 (LSD)。在對(duì)應(yīng) DS2， DS3 和 DS4 選通期間， Q0～ Q3 輸出 BCD全位數(shù)據(jù)，即以 8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字 0～ 9．在 DS1 選通期間， Q0～ Q3 輸出千位的半位數(shù) 0或 l及過(guò)量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 18 圖 213 位數(shù)字電壓表 在位選信號(hào) DS1 選通期間 Q0～ Q3 的輸出內(nèi)容如下： Q3 表示千位數(shù)， Q3=0 代表千位數(shù)的數(shù)宇顯 示為 1， Q3=1 代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為 0。 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 19 Q2 表示被測(cè)電壓的極性， Q2 的電平為 1，表示極性為正，即 UX0， Q2 的電平為 0，表示極性為負(fù)，即 UX0。顯示數(shù)的負(fù)號(hào) (負(fù)電壓 )由 MCl413 中的一只晶體管控制，符號(hào)位的“一’陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當(dāng)輸入信號(hào) UX 為負(fù)電壓時(shí)， Q2 端輸出置“ 0”， Q2 負(fù)號(hào)控制位使得驅(qū)動(dòng)器不工作，通過(guò)限流電阻 RM 使顯示器的“一”(即 g 段 )點(diǎn)亮；當(dāng)輸入信號(hào) UX 為正電壓時(shí)， Q2 端輸出置“ 1”，負(fù)號(hào)控制位使達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，電阻 RM 接地，使“一”旁路而熄滅。 小數(shù)點(diǎn)顯示是由正電源通過(guò)限流電阻 RDP 供電燃亮小數(shù)點(diǎn)。若量程不同則選通對(duì)應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)。 過(guò)量程是當(dāng)輸入電壓 UX 超過(guò)量程范圍時(shí)，輸出過(guò)量程標(biāo)志信號(hào) OR 。 當(dāng) Q3 =0且 Q1 =1時(shí) ,表示 UX 處于過(guò)量程狀態(tài)。 當(dāng) Q3 =1且 Q1 =1時(shí) ,表示 UX 處于欠 量程狀態(tài)。 當(dāng) OR ??0時(shí)， |UX|1999，則溢出。 X R |U |?U 則 OR 輸出低電平。 當(dāng) OR ??1時(shí)，表示 X R |U |?U 。平時(shí) OR 輸出為高電平，表示被測(cè)量在量程內(nèi)。 MCl4433 的 OR 端與 MC4511 的消隱端 BI 直接相連，當(dāng) UX 超出量程范圍時(shí)，OR 輸出低電平，即 OR ??0→ BI ??0， MC4511 譯碼器輸出全 0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號(hào)和小數(shù)點(diǎn)依然發(fā)亮。 電路元器件一覽表 AKC215 系列扭矩傳感器 1個(gè) CT74LS04 1片 CT74LS74 4片 CT74LS148 1片 CT74LS138 1片 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 20 第四章 仿真設(shè)計(jì)結(jié)果 設(shè)輸入的 U1 為 6mV/10Hz,U2 為 1 mV/10Hz。 電路仿真： 輸入波形 （紅色） 與 輸出波形 （黑色） ： 由示波器 可得：輸入 U1=√2=≈ 6mV，輸出 U=√2=≈ 10V 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 21 設(shè)輸入的 U為 10V/10Hz。 電路仿真： 輸入波形 （紅色） 與輸出波形 （黑色） ： 由示波器可得：輸入 U=√2=≈ 10V，輸出 U=√2=≈ 10V。 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 22 第五章 結(jié)論 本 設(shè)計(jì)的電路符合要求， 可將 拉壓力傳感器將壓力大小轉(zhuǎn)化成 的 毫安電級(jí)信號(hào)經(jīng)放大器放大成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，之后電信號(hào)經(jīng)濾波器濾波輸出，最后數(shù)顯式電壓表接收信號(hào)顯示電壓。 第六章 課程設(shè)計(jì)的體會(huì) 完成本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，經(jīng)歷了興奮、自信、失落、奮發(fā)、所悟、完成幾個(gè)過(guò)程。剛做做課程設(shè)計(jì)時(shí)，仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)的題目和要求，以為沒(méi)什么困難的，所用的知識(shí)書上都有。可是動(dòng)手做的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)其中的算法，設(shè)計(jì)是那 么繁瑣。經(jīng)過(guò)一天的努力，毫無(wú)結(jié)果。失落的心情油然而生。于是，再到圖書館和網(wǎng)上查找資料，在經(jīng)過(guò)借鑒很多類似的資料，文獻(xiàn)后，總算是有點(diǎn)眉目了。埋頭苦干的過(guò)程是痛苦的，尤其是在思考算法和程序框架時(shí)，迷茫，煩躁，特別是當(dāng)苦思出來(lái)一個(gè)結(jié)果，又被自己推翻，心痛的無(wú)法言繪。在痛苦中掙扎，建立，推翻，參考別人的思路，建立，再次在推翻，在這不斷循環(huán)中，終于最后完善了程序。其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知領(lǐng)域”的困難。但當(dāng)課程設(shè)計(jì)完成時(shí)，那感覺(jué)是甜蜜的，沒(méi)有耕耘，哪來(lái)得收獲的喜悅，不懂付出怎么能知道回報(bào)的快樂(lè)，一分 耕 數(shù)顯式扭矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) 23 耘一分收獲，有付出才會(huì)有回報(bào)，就在這樣的痛與快樂(lè)的交換中，學(xué)到了知識(shí)， 學(xué)到了做人的道理。 通過(guò)這短短一周的實(shí)踐，感覺(jué)到自己從課本上學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐仍有很大的差距。很多元器件根本不知道有什么功效 。 有的知識(shí)，自己感覺(jué)已經(jīng)掌握得差不多了，但是實(shí)際操作起來(lái)就有問(wèn)題出現(xiàn)了。遇到了不少問(wèn)題，花費(fèi)了很多的時(shí)間。這讓本人重新反思自己的學(xué)習(xí)，深刻領(lǐng)悟到這個(gè)專業(yè)動(dòng)手，實(shí)踐的重要性。理論不經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)，是沒(méi)法實(shí)施的，就像編程序，很多方面考慮的都不夠，幾乎沒(méi)有涉及到實(shí)際應(yīng)用時(shí)的防范方法措施。 這次的課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多書本 上學(xué)不到的東西，學(xué)到了實(shí)際應(yīng)用時(shí)，是取用成本的最小化，做設(shè)計(jì)不僅要考慮大的方面，小的方面也必須做到完美。 參考文獻(xiàn) [1] 李忠波 .電子技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社 .2021 [2] 李忠波，袁宏等 .電子設(shè)計(jì)與仿真技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社 .2021 [3] 南壽松 .電子實(shí)驗(yàn)與電子實(shí)踐 .中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 .2021. 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