АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНО- ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Далее, полученное в результате расчета значение необходимо разложить на разряды. Визуализация результатов измерения производится с помощью 4-х разрядного семисегментного индикатора (табл. 2.2).Таблица 2.2. Распределение выводимой информации по разрядам индикатора.РазрядНаименованиецелочисленнойпеременнойВыводимая информацияПримечаниеDIG1DIG1_1Тысяча км/чКрайний левыйDIG2DIG2_1Сотни км/чDIG3DIG3_1Десятки км/чDIG4DIG4_1Единицы км/чКрайний правыйРаспределение числа по разрядам производим согласно следующим выражениямДля расчетов используем промежуточную целочисленную переменную DIG. Вещественное число переводим в целочисленное, отбросив его дробную часть.Далее поразрядно:Для разряда DIG4 (Единицы км/ч)Для разряда DIG3 (Десятки км/ч)Для разряда DIG2 (Сотни км/ч)Для разряда DIG1 (Тысяча км/ч)Однако, для вывода информации на 7-ми сегментный индикатор этого недостаточно. Для получения изображения цифр (рис. 2.9) необходимо перекодировать информацию согласно таблице 2.3 (функция A=ZG(B).Рис. 2.9 – Расположение сегментов 7-ми сегментного индикатораТаблица 2.3. Знакогенератор для 7-ми сегментного индикатора (соединение светодиодов с «общим катодом»)Символ(аргумент функции)СегментыЧисло (возвращаемое значение)gfedcba001111117FH1000011006H21011011BBH310011119FH41100110C6H51101101DDH61111101FDH7000011107H81111111FFH91101111DFH-100000080HПусто000000000HВводим четыре дополнительных целочисленных переменных и заполняем их значениями, полученными при перекодировке:Разряд единицы км/чРазряд десяткикм/чРазряд сотникм/чРазряд тысяча км/чДелаем задержку 0,2с, возвращаемся в начало главного цикла.2.5.2 Подпрограмма обработки вектора прерывания по таймеру Т0При инициализации регистров процессора таймер Т0 был запрограммирован на циклической переполнение с периодом 10 мс с генерацией прерывания.На подпрограмму обработки вектора прерывания по таймеру 0 возложена функция динамической индикации.В целочисленной переменной К хранится номер активного разряда в текущий момент времени. Начальное значение переменной при старте К=3.Далее, каждый раз при входе в подпрограмму обработки прерывания, проверяем значение переменной К:Если К=3значение выводим в порт PB;открываем ключ VT1:;уменьшаем значение .Если К=2значение выводим в порт PB;открываем ключ VT2:;уменьшаем значение .Если К=1значение выводим в порт PB;открываем ключ VT3: ;уменьшаем значение .Если К=0значение выводим в порт PB;открываем ключ VT4: ;присваиваем значение .Выполнив последовательность действий, соответствующую значению Кпри входе в подпрограмму, завершаем выполнение подпрограммы, возвращаем управление в основную программу.2.6 Разработка библиотеки математических функцийуправляющей программы микроконтроллера2.6.1 Функция расчета динамического и статического давленийВ управляющей программе микроконтроллера расчет величины динамического давления производится функциейcalk_P(float U_out, float U_p)Параметрами, предаваемыми функции, являются:floatU_out – напряжение, снимаемое с датчика давления, В;floatU_p – напряжение питания, подаваемое на дифференциальный датчик давления, В, равное 5В.Функция возвращает значение динамического давления в ммрт. ст. в формате числа с плавающей запятой float.За основу расчетавеличины динамического давления принимаем формулу (2.1) подраздела «Выбор датчика» Курсового проекта.(2.1)Произведем преобразование выражения (2.1) к виду (2.2), удобному для выполнения расчета средствами математической библиотеки math.h языка программирования С.(2.2)Переводим давление в кПа в ммрт. ст. (2.3)(2.3)Подставляем в выражение (2.2)(2.4)В окончательной форме рабочая формула для расчета статического и динамического давлений в ммрт. ст. приобретает вид (2.5)(2.5)Реализация на языке С:#include floatcalk_P(float U_out, float U_p){float f; f=(U_out/U_p-0.04)/0.009; f=f*7.5;returnf;}2.6.2 Функция расчета числа MВ управляющей программе микроконтроллера расчет числа М производится функциейfloatcalk_Mr(float P_din, float P_st)Параметрами, предаваемыми функции, являются:floatP_din – динамическое давление, мм рт. ст.;floatP_st - статическое давление, мм рт. ст.Функция возвращает значение числа М в формате числа с плавающей запятой float.Расчет числа М производим по формуле (1.2) подраздела «Теоретические основы измерения» Курсового проекта.Произведем преобразование выражения (1.2) к виду (2.6), удобному для выполнения расчета средствами математической библиотеки math.h языка программирования С.(1.2)(2.6)Реализация на языке С:#include floatcalk_Vpr(float P_din, float P_st){float f; f=log(P_din/P_st+1)/3.5; f=sqrt(5*(exp(f)-1));returnf;}2.6.3 Функция расчета истиннойвоздушной скоростиВ управляющей программе микроконтроллера расчет истинной воздушной скорости производится функциейfloatcalk_V_ist(float M, float Tt, float N)Параметрами, предаваемыми функции, являются:floatM – скорость М;floatTt–температура полностью заторможенного воздушного потока оK; - коэффициент качества приемника температуры торможения, безразмерная величина.Функция возвращает значение истинной воздушной скорости в км/ч в формате числа с плавающей запятой float.Расчет производим по формуле (1.6) подраздела «Теоретические основы измерения» Курсового проекта.(1.6)Реализация на языке С:#include floatcalk_V_ist(float M, float Tt, float N){float f; f=sqrt(Tt/(N*(1+0.2*M*M))); f=72.1728*M*f;returnf;}2.7 Оценка погрешностейВ практике проектирования приборов типа КУС применяется метод неполной температурной компенсации, основанный на предположении, что давление и температура изменяются с высотой по закону стандартной атмосферы. При отклонении фактических значений давления и температуры от принятого закона в показаниях приборов типа КУС появляются методические ошибки.Следует отметить, что определение истинной воздушной скорости по формуле (1.6)обеспечивает по существу измерение в функции числа М и фактического значения величины на высоте полета. Это исключает методическую погрешность измерения , присущую большинству приборов с неполной температурной компенсацией типа комбинированного указателя скорости КУС [4].Инструментальные погрешности систем воздушных сигналов объясняются погрешностями их элементов. Их подразделяют на статические и динамические. Статические погрешности складываются в основном из погрешностей от нелинейности характеристик элементов и температурных погрешностей, вызванных влиянием температуры на УЧЭ, параметры электрических схем, счетно-решающих устройств.В целях уменьшения инструментальных статических погрешностей, вызванных изменением температуры, используют дополнительные системы обогрева или вводят температурную компенсацию [].Использование автоматического уравновешивания в компенсационных схемах с помощью следящих систем в указателях, счетно-решающих и других устройствах систем воздушных сигналов позволяет существенно повысить точность измерений.Динамические погрешности систем воздушных сигналов объясняются воздействием на элементы и узлы конструкции вибрации и линейных перегрузок, а также инерционностью датчиков давлений P и Pдин, температуры Тт, следящих систем. Для уменьшения влияния вибрации и перегрузок используют динамическую балансировку подвижных элементов и узлов, амортизацию блоков [].Значительный вклад в инструментальную погрешность измерительной системы вносит погрешность преобразования датчика – первичного преобразователя величины дифференциального давления воздуха в напряжение. В документации на прибор производитель приводит такие данные [] для системной ошибки преобразователя (рис. 2.10).Рис. 2.10 – Системная ошибка преобразователя MPX5100.Изменение температуры также вносит свой вклад в суммарную инструментальную погрешность (рис. 2.11)Рис. 2.11 – Температурная ошибка преобразователя MPX5100.ЗАКЛЮЧЕНИЕПрименение микроконтроллеров в составе новых приборов и комплексов позволяет значительно повысить их функциональность при одновременном снижении энергопотребления и массогабаритных характеристик разрабатываемых изделий.В теоретической части работы рассмотрены:Теоретические основы измерения.Примеры существующих технических решений указателяистинной воздушной скоростиКУС.Назначение.Основные технические характеристики.Принцип действия.В практической части работы выполнено:Сформулированы требования, предъявляемые к устройству.Разработана структурная схема.Произведен выбор датчика.Разработана электрическая принципиальная схема.Разработан алгоритм.Разработана библиотека математических функций управляющей программы микроконтроллера.Проведена оценка погрешностей.Составлен библиографический список.Концепция предложенного в курсовом проекте электронногоуказателяистинной воздушной скорости в сравнении с аналоговым прототипом позволитснизить массуустройства и исключить влияние методической погрешности на показания устройства.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКРаспопов В.Я. Микромеханические приборы: учебное пособие.- Машиностроение. 2007.-400с.Навигационно-пилотажные приборы. Анероидно-мембранная группа. Сборник технических описаний и краткие сведения по эксплуатации / под.ред. Р.Г. Чачикяна, А.В. Дмитриева. – М. типография №8 «Союзполиграфпрома», 1973. –389с.Воробьев В.Г., Глухов В.В., Кадышев И.К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: учебник для вузов /под ред. В.Г. Воробьева. – М.: Транспорт, 1992. – 399с.Системы воздушных сигналов (пилотажно-навигационные) типа СВС-ПН-15 серия 2 // Руководство по технической эксплуатации 6Г3.003.116.РЭ.http://vamvzlet.blogspot.nl/2015/10/Vozdushnaya.skorost.poleta.htmlhttp://storage.mstuca.ru/bitstream/123456789/5589/1/1.06..%D0%93%D0%B0%D0%B1%D0%B5%D1%86,%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8C%D0%B5%D0%B2%20-%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%B5.pdfТехническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/5185/MOTOROLA/MPX5010DP.htmlБоднер В.А. Авиационные приборы: учебник /Репринтное воспроизведение издания 1969 г.- М.: ЭКОЛИТ, 2011.-472с.Техническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/197234/MICROCHIP/MCP4011.htmlТехническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/80247/ATMEL/ATMEGA8.htmlПриложение А. Перечень элементовОбозначениеНаименованиеК-воПрим.МикросхемыDD1ATmega81DA1DS18B201DA2MPX5100GP1DA3MPX5100DP1DA4MCP40111DA578051ТранзисторыVT1 – VT4BC5474Резисторы МЛТ ГОСТ 7113-77R1-R8МЛТ-0,25-200 Ом ± 10%8R9-R12МЛТ-0,25-2,2к ± 10%4R13-R16МЛТ-0,25-10к ± 5%4R17МЛТ-0,25-4,7к ±10%1КонденсаторыC2КМ5Б Н90-100нФ ± 10%2C1К50-35-30В-220мкФ ± 10%1ИндикаторыX1FYQ-5642AX1Приложение Б. Алгоритм работы