| dc.contributor.author | Осельський, О. В. | uk |
| dc.contributor.author | Oselskyi, O. V. | en |
| dc.date.accessioned | 2026-09-03T10:37:49Z | |
| dc.date.available | 2026-09-03T10:37:49Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.identifier.citation | Осельський О. В. Математична модель перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код на базі інтегрального таймера та цифрового лічильника в програмному середовищі MicroCap // Матеріали Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції «Молодь в науці: дослідження, проблеми, перспективи (МН-2026)», м. Вінниця, 22-26 червня 2026 р. Електрон. текст. дані. 2026. URI: https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/mn/mn2026/paper/view/30189. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ir.lib.vntu.edu.ua/handle/123456789/53224 | |
| dc.description.abstract | 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. | uk |
| dc.description.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. | en |
| dc.language.iso | uk_UA | uk_UA |
| dc.publisher | ВНТУ | uk |
| dc.relation.ispartof | Матеріали Міжнародної науково-практичної інтернет-конференції «Молодь в науці: дослідження, проблеми, перспективи (МН-2026)», м. Вінниця, 22-26 червня 2026 р. | uk |
| dc.relation.uri | https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/mn/mn2026/paper/view/30189 | |
| dc.subject | вимірювальний перетворювач | uk |
| dc.subject | інтегральний таймер | uk |
| dc.subject | двійковий лічильник | uk |
| dc.subject | вібросенсор | uk |
| dc.subject | комп'ютерне моделювання | uk |
| dc.subject | MicroCap | en |
| dc.subject | ємність | uk |
| dc.subject | часовий інтервал | uk |
| dc.subject | двійковий код | uk |
| dc.subject | measuring converter | en |
| dc.subject | integrated timer | en |
| dc.subject | digital counter | en |
| dc.subject | vibration sensor | en |
| dc.subject | computer simulation | en |
| dc.subject | MicroCap | en |
| dc.subject | capacitance | en |
| dc.subject | time interval | en |
| dc.subject | binary code | en |
| dc.title | Математична модель перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код на базі інтегрального таймера та цифрового лічильника в програмному середовищі MicroCap | uk |
| dc.type | Thesis | |
| dc.identifier.udc | 681.5 | |
| dc.relation.references | G1 надходить на вхід TRIG (вивід 14) інтегрального таймера Timer. Варто зауважити, що оскільки досліджувана величина (вібрація) є динамічним процесом, частота циклів вимірювання f0 (що визначається генератором запуску G1) повинна задовольняти критерію Котельникова. Для адекватного відновлення спектру вібраційного сигналу необхідно, щоб f0 > 2 fmax де fmax — максимальна гармоніка в спектрі механічних коливань об'єкта дослідження. Тому параметри джерела запуску G1 обрані з розрахунку на вимірювання низькочастотних вібрацій промислового обладнання (з частотним спектром до 500 Гц). Встановлена частота дискретизації 2 кГц забезпечує необхідний чотирикратний запас, що дозволяє не лише уникнути ефекту накладання частот, але й гарантує високу точність цифрової реконструкції форми сигналу вібросенсора в режимі реального часу. Це забезпечує достовірність подальшого аналізу технічного стану обладнання. Особлива увага приділена тривалості пускового імпульсу. Параметр ZEROWIDTH встановлено на рівні 5 мкс. Таке рішення є метрологічно обґрунтованим, оскільки тривалість запуску (5 мкс) є меншою за мінімально можливий час заряду сенсора (11 мкс при 1 нФ), що гарантує автономність формування вимірювального стробу таймером, а також виключається залежність результату вимірювання від часової нестабільності самого пускового сигналу. 2) Попередній крок ініціює заряд досліджуваної ємності вібросенсора Cx через прецизійний резистор R0=10 кОм. 3) Вихід OUT (вивід 15 таймера) переходить у стан високого логічного рівня на час . Для нашого діапазону 1…20 нФ цей інтервал становить 11…220 мкс. Для перетворення отриманого аналогового інтервалу у цифровий еквівалент використано метод заповнення (квантування) імпульсами еталонної частоти. 4) Сигнал з виходу таймера подається на один із входів логічного елемента «І» (&). На другий вхід елемента надходить послідовність прямокутних імпульсів від тактового генератора G2. Логічна одиниця на виході таймера виконує роль «часового вікна» (стробу): - поки на виході таймера «1», тактові імпульси проходять на вихід 18 елемента &. - як тільки напруга на Cx досягає 2/3 напруги живлення, таймер перемикається, і проходження імпульсів припиняється. Варто зауважити, що для отримання високої роздільної здатності тактовий генератор G2 налаштований на формування імпульсів з періодом 1 мкс (ZEROWIDTH=0.5u, ONEWIDTH=0.5u). Це забезпечує наступні характеристики цифрового виходу: - кількість накопичених імпульсів N у лічильнику CT2 чисельно дорівнює тривалості інтервалу в мікросекундах. - при ємності 1 нФ на виходах QA…QG фіксується код N11. - при максимальній ємності 20 нФ значення коду становить N220. Така конфігурація дозволяє використовувати стандартні 8-розрядні системи збору даних без ризику переповнення лічильника, забезпечуючи при цьому лінійну характеристику перетворення по всьому діапазону віброзміщень. 5) Кінцевим етапом перетворення є інтегрування кількості імпульсів двійковим лічильником СТ2. Вихідний код знімається з паралельних шин QA–QG (виводи 19–25). Адекватність розробленої моделі вимірювального перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код на базі інтегрального таймера та цифрового лічильника підтверджено комп’ютерним моделюванням в програмному середовищі MicroCap (рис. 2). Рис. 2. Схема перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код на базі інтегрального лічильника в програмному середовищі MicroCap таймера та цифрового Часові діаграми роботи такого перетворювача в програмному середовищі MicroCap при зміні ємності від 1 до 20 нФ показані на рис. 3 (а, б, в). Рис. 3 (а). Часові діаграми роботи перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код при ємності Сх=1нФ Рис. 3 (б). Часові діаграми роботи перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код при ємності Сх=10нФ Рис. 3 (в). Часові діаграми роботи перетворювача ємність - часовий інтервал – двійковий код при ємності Сх=20нФ На діаграмах результатів моделювання чітко видно взаємозв'язок між сигналом запуску d(14) та пачками імпульсів d(18), що надходять на лічильник. Тривалість сигналу d(15) є прямо пропорційною значенню ємності Cx. Отриманий двійковий код N на виходах d(18), d(19)... є готовим значенням для подальшого зчитування паралельним портом ЕОМ або мікропроцесорної системи. Графік залежності кількості імпульсів N на виході з перетворювача від значення ємності Cx показано на графіку (рис. 4). Рис. 4. Графік залежності кількості імпульсів N на виході з перетворювача від значення ємності Cx Висновки Розроблено та математично обґрунтовано структурну схему вимірювального перетворювача ємності вібросенсора у двійковий код, головною перевагою якої є мінімізація температурного дрейфу порогів спрацювання завдяки використанню інтегрального таймера NE555 у режимі одновібратора. На основі критерію Котельникова обґрунтовано параметри генератора запуску: встановлена частота дискретизації 2 кГц забезпечує чотирикратний запас для адекватного відновлення форми низькочастотних вібросигналів (до 500 Гц), а тривалість пускового імпульсу 5 мкс гарантує незалежність результату вимірювання від часової нестабільності сигналу запуску. За допомогою комп'ютерного моделювання у програмному середовищі MicroCap підтверджено працездатність моделі та отримано часові діаграми для діапазону ємностей Cx від 1 до 20 нФ. Доведено, що вихідний двійковий код лінійно залежить від вимірюваної ємності й змінюється в межах N = 11… 220. Це дозволяє підключати перетворювач безпосередньо до паралельних портів стандартних 8розрядних мікропроцесорних систем без ризику переповнення лічильника. СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ | uk |
| dc.relation.references | ДСТУ ГОСТ ИСО 10816-3:2014 Вібрація. Контролювання стану машин за результатами вимірювання вібрації на необертових частинах. Частина 3. Промислові машини номінальною потужністю більше ніж 15 кВт і номінальною швидкістю від 120 хв-1 до 15000 хв-1 (ГОСТ ИСО 10816-3-2002, MOD; IDT). | uk |
| dc.relation.references | Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. C05468-0-4/05(0) 2005. www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad7745_7746.pdf | en |
