Гл2_06 (1031651), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

2.50.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru94UStartC-UrefD_AinRKAin>RГИain2CTCain1No&D_Ain1ЧислоимпульсовND_Ain2Рис. 2.50Импульсный сигнал Start обнуляет интегратор, снимая заряд с интегрирующегоконденсатора С и сбрасывает счетчик. Входной сигнал Ain интегрируется в течении заранее определенного числа импульсов задающего генератора N0. По сути, это предельноезначение, до которого может считать счетчик СТ. При этом угол наклона сигнала интегратора ain пропорционален преобразуемому сигналу Ain.

Как только счетчик переполнится иначнет считать с нуля, к входу интегратора подключается источник опорного напряженияUref обратной полярности по отношению к Ain, поэтому интегратор работает в другуюсторону. Начинается отсчет числа импульсов генератора до тех пор, пока выходной сигнал интегратора не обнулится. Содержимое счетчика – есть двенадцатиразрядный эквивалент входного сигнала Ain.Докажем это.

Сигнал UAin, который получится при прямом цикле интегрированияизмеряемого сигнала Ain составит:U Ain = K * Ain * N 0 * τ ,здесь К – коэффициент пропорциональности, определяемый сопротивлением на входе иемкостью интегратора, N0 – предел счета счетчика, определяемый его разрядностью (еслисчетчик двенадцатиразрядный – это 4095), τ – период частоты тактового генератора.Напряжение на выходе интегратора при втором цикле интегрирования будет равно:UUref = K * U ref * N AIN * τ .где NAin – новый отсчет счетчика в цикле интегрирования.

Знак минус учитывает, что напряжение Uref отрицательно. Сумма напряжений интегрирования в первом и втором циклеравно нулю, поскольку интегрирование во втором цикле идет до нулевого значения. Поэтому:K * Ain * N 0 * τ = K * U ref * N AIN * τ .Выражая число в счетчике при втором цикле интегрирования NAin, получим:AN AIN = in * N 0 .U refТаким образом, число в счетчике на втором цикле интегрирования показывает,сколько дискрет (Uref / N0) укладывается в контролируемом напряжении Ain. Причем результат не зависит от параметров интегратора и периода тактового генератора, если допустить, что они неизменны в первом и второмциклах интегрирования, что приемлемо,поскольку эти циклы идут один за другим за время гораздо меньшее секунды. Так что долговременной стабильности генератора при методе двойного интегрирования не требуется.Время преобразования ЦАП двойного интегрирования составляет уже десяткимиллисекунд, они широко используются в настоящее время в различных тестерах, индикаторах и других приборах, где быстродействие некритично.

Такие ИС АЦП недороги ичасто снабжены светодиодным или жидкокристаллическим индикатором.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru95Дельта-сигма преобразователи относятся к классу интегрирующих и по принципу действия и параметрам сходны с АЦП двойного интегрирования.

Здесь интегратор втечение времени, определяемого разрядностью счетчика, интегрирует то разность входного сигнала Ain и опорного напряжения Uref , то только входной сигнал так, чтобы на выходе интегратора был сигнал, близкий к нулю. Разностный сигнал ведет выход интегратора в одну сторону, сигнал Ain в другую. Причем, в выходном счетчике импульсы считаются лишь в те моменты времени, когда суммируется разность Ain и Uref .

Код, накопившийся за время преобразования в выходном счетчике, и будет представлять цифровой эквивалент аналогового сигнала. Чем большее время считается разностный сигнал, темближе преобразуемый сигнал к опорному напряжению.Нишу, где требования к времени преобразования не критичны, заняли сейчас в основном интегрирующие преобразователи (двойного интегрирования и дельта-сигма преобразователи).В завершение раздела о схемах аналогово-цифровой обработки информации, приведем классификацию аналогово-цифровых преобразователей (рис. 2.51).АЦПСвербыстрые t<1mks(параллельные)Быстрые t<100mks(поразрядные)Одноканальные Многоканальные ОдноканальныеС опорнымисточникомБез опорногоисточникаС параллельным выводомТиповая разрядность - 8 битМедленные t<10ms(интегрирующие)МногоканальныеС ЖК-дисплеемС опорнымисточникомБез опорногоисточникаС СД-дисплеемС паралл.выводом8-16 битС послед.выводом12-22 битaС последовательнымМП интерфейсомРис.

2. 51. Классификация аналого-цифровых преобразователей.Вопросы к экзамену.1. Средства цифроаналоговой обработки информации. Аналоговые ключи и коммутаторы.2. Цифроаналоговые преобразователи. Схемотехническое построение.3. Классификация и обзор аналогово-цифровых преобразователей.4. АЦП параллельного действия и поразрядного взвешивания.5. Медленные интегрирующие АЦП, АЦП двойного интегрирования, дельта-сигмапреобразователи.***Дополнительная литература к гл. 22. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах.

Т. 1. Пер. с англ.-4-еизд. перераб. и доп.-М.: Мир, 1993.-413с., ил.3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Т. 2. Пер. с англ.-4-еизд. перераб. и доп.-М.: Мир, 1993.-371с., ил.4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Т. 3. Пер. с англ.-4-еизд. перераб. и доп.-М.: Мир, 1993.-367с., ил.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru962.6.

Расчет и проектирование средств сопряжения системыуправления с объектомВычислительное ядро микроконтроллера, реализующего управление компонентамиобъекта, связано с объектом через ряд элементов, которые выполняют следующие функции:1. Адресуют компонент объекта, т.е. присваивают ему некоторое, индифицирующее его имя и делают компонент доступным для вычислительного ядра. Эта задача выполняется обычно вблизи вычислительного ядра. Выполняют эти функции специальныерегистры, как в рассмотренном нами в разделе 1.4 примере (рис.1.24). Там эти регистрыиспользовались для дискретного контроля и управления и компоненты объекта идентифицировались номером регистра и номером бита регистра.

Мы научились обращаться к этимкомпонентам из программы при программной реализации событий. Аппаратно строитсясхема программной идентификации с помощью дешифраторов памяти. В третьей главемы изучим основы их построения.Есть и аппаратная инициализация потоков, когда процессы контроля и управлениязапускаются при возникновении внешних системных событий (программная и аппаратнаяинициализация). В этом случае, для обнаружения системного события, его идентификации и запуска соответствующего потока, используется обычно механизм прерываниймикроконтроллера.

Его мы также детально изучим в следующей главе.При аналоговом управлении компонент объекта подключен к вычислительномуядру через входной регистр цифроаналогового преобразователя. Управляющая программакомандует компонентом объекта, записывая информацию в регистр ЦАП.При аналоговом контроле компонент объекта идентифицируется номером регистрааналого-цифрового преобразователя. Чаще всего к одному АЦП через управляемый аналоговый селектор, который мы рассмотрели в предыдущем разделе (рис. 2.41, а), подключено несколько компонентов объекта. Тогда, для проведения аналогового контроля конкретного компонента сначала нужно подключить его к АЦП, установив на управляющихвходах селектора необходимый код, затем дать сигнал на начало преобразования.Платы устройств связи с объектом, выпускаемые серийно и применяемые при разработке систем управления на базе универсальных и специализированных контроллеров,обычно решают задачи идентификации сигналов.

Эта проблема становится актуальной нааппаратном уровне только при разработке специальных встроенных микроконтроллеров ибудет рассмотрена нами в четвертой главе.2. Согласуют сигнал вычислительного ядра с линией связи. Здесь решаются задачисогласования сигналов по уровню, защиты сигналов от помех. Особенно опасно проникновение помех от объекта в вычислительное ядро, причем, как по линии связи, так и поцепям питания. Сбой счетчика команд микропроцессора вычислительного ядра приводитк его «зависанию». Это очень неприятная ситуация, которая, если не принято дополнительных мер, может привести к потере контроля за объектом управления.3. Передают сигнал от вычислительного ядра к элементам объекта при дискретном или аналоговом контроле или в обратном направлении при операциях управления.Здесь важно передать сигнал быстро и без искажения, не допустить проникновения помехв передаваемую информацию.

Именно поэтому уровень сигналов на линии передачи специфичен и обычно оказывается не согласован с приемником или источником сигналов.4. Согласуют сигнал линии связи с элементом объекта. Здесь, как и во второй функции, идет согласование по уровню приемника, либо источника сигнала и линии связи. Источниками сигналов на объекте являются различные датчики дискретных и аналоговыхсигналов и следует согласовать сигнал датчика и линии связи. Приемниками сигналов наобъекте управления являются обычно компоненты систем энергообеспечения, питающиецелевые механизмы машины требуемыми энергетическими потоками.

Система управленияРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru97через свои сигналы включает или выключает эти потоки, либо добивается их модуляциидолжным образом.Изученные нами дискретные компоненты САУ используют для решения задач, необходимых для реализации перечисленных функций. Ранее, при рассмотрении конкретных электронных компонентов САУ мы уже рассматривали их типовое применение.

Сейчас мы пойдем уже не от компонента к назначению, как уже делали ранее, а наоборот,покажем, как с помощью рассмотренных нами компонентов можно решать конкретныезадачи сопряжения вычислительного ядра с элементами объекта управления.А. Выбор и расчет средств реализации дискретного управления ДУРассмотрим задачу выбора и расчета средств сопряжения сигнала дискретногоуправления на типовом примере включения и выключения какого либо клапана с электромагнитным приводом (рис.

Характеристики

Список файлов учебной работы