Розмір шрифта: 

У роботі представлено розробку та дослідження математичної моделі вимірювального перетворювача ємності вібросенсора у двійковий код за допомогою проміжного перетворення у часовий інтервал. Схему реалізовано на базі інтегрального таймера NE555 у режимі одновібратора та цифрового лічильника. Визначено метрологічні параметри елементів схеми, обґрунтовано вибір частоти дискретизації (2 кГц) та тривалості пускового імпульсу (5 мкс) відповідно до критерію Котельникова для дослідження низькочастотних вібрацій промислового обладнання. Проведено комп'ютерне моделювання у програмному середовищі MicroCap, яке підтвердило високу лінійність характеристики перетворення у діапазоні ємностей від 1 до 20 нФ, що відповідає кодовим значенням від 11 до 220. Отримані результати дозволяють інтегрувати перетворювач у стандартні 8-розрядні мікропроцесорні системи збору даних без ризику переповнення.

 

 

MATHEMATICAL MODEL OF A CAPACITANCE-TO-TIME INTERVAL-TO-BINARY CODE CONVERTER BASED ON AN INTEGRATED TIMER AND A DIGITAL COUNTER IN THE MICROCAP SOFTWARE ENVIRONMENT

Abstract

The paper presents the development and analysis of a mathematical model for a measuring converter designed to transform the capacitance of a vibration sensor into a binary code via an intermediate time interval. The circuit is implemented based on the NE555 integrated timer operating in a monostable multivibrator mode and a digital counter. The metrological parameters of the circuit elements are determined, and the selection of a 2 kHz sampling rate and a 5 μs trigger pulse duration is justified according to the Nyquist–Shannon sampling theorem for monitoring low-frequency vibrations of industrial equipment. Computer simulation within the MicroCap software environment has confirmed high linearity of the conversion characteristic across a capacitance range from 1 to 20 nF, corresponding to digital code values from 11 to 220. The obtained results enable seamless integration of the converter into standard 8-bit microprocessor data acquisition systems without the risk of counter overflow.

вимірювальний перетворювач; інтегральний таймер; двійковий лічильник; вібросенсор; комп'ютерне моделювання; MicroCap; ємність; часовий інтервал; двійковий код; measuring converter; integrated timer; digital counter; vibration sensor;