Зміст
ВСТУП
1. ЦІЛЬ роботи І ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ
2. ВИМОГИ ДО РГР
3. ПОРЯДОК ЗАХИСТУ розрахунково-графічної роботи
4. ВИБІР І РОЗРАХУНОК СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ Проектована пристрій
4.1 Вибір і розрахунок структурної схеми аналогового тракту
4.2 Визначення технічних вимог до функціональних блокам аналогового тракту
5. ВИБІР І РОЗРАХУНОК Принципова схема ОСНОВНИХ БЛОКІВ КАНАЛУ ЗБОРУ АНАЛОГОВИХ ДАНИХ Мікропроцесорна система
5.1 згоди підсилювач
5.2 Фільтр низьких частот
5.3 Пристрій вибірки-зберігання
5.4 Функціональний перетворювач
СПИСОК рекомендованої ЛІТЕРАТУРИ
ВСТУП
Функціонально і конструктивно закінчені засоби, призначені для отримання, обробки, використання інформації з метою управління об'єктами і процесами, відображення стану об'єкта, зв'язку його з іншими керуючими засобами називають електронними промисловими пристроями . Вони в свою чергу є підсистемами електронних систем управління більш високого рівня.
В даний час велика уваги приділяється проектуванню електронних систем збору та первинної обробки інформації. Для електронних цифрових систем характерні висока швидкість вимірювання параметрів, зручна форма представлення інформації, гнучкий інтерфейс, менша похибка вимірювань.
Одна найважливіших завдань управління - регулювання стану об'єктів. Це вимагає послідовності виконання операцій, основними з яких є:
а) отримання відомостей про стан об'єкта або процесу;
б) одержання ззовні командних впливів, визначають необхідну стан об'єкта або процесу;
в) обробка отриманих сигналів з метою найбільш ефективного приведення об'єкта або процесу в заданий стан;
г) формування керуючих впливів, які за допомогою виконавчих органів змінюють режим роботи об'єкта.
Часто доводиться керувати не одним, а групою об'єктів, які по черзі опитуються і для них формуються керуючі впливу за індивідуальними алгоритмами.
Використання мікроконтролерів у виробах електроніки не тільки призводить до підвищення техніко-економічних показників, але і дозволяє скоротити час на розробку виробів і робить їх більш гнучкими, адаптивними.
1. ЦІЛЬ роботи І ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ
Мета розрахунково-графічної роботи - оволодіння методикою і навичками інженерного розрахунку основних функціональних вузлів безперервного і імпульсної дії, застосовуваних в електронних системах керуючої й інформаційної електроніки.
Зазначена мета досягається при проектуванні каналу збору аналогової інформації для мікропроцесорної системи, який являє собою пристрій, що забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика в цифровий код.
Постановка завдання
необхідно розробити структурну схему системи збору аналогової інформації для подальшої її обробки в системах більш високого рівня і визначити технічні вимоги до функціональним блокам системи, а також вибрати і розрахувати принципові схеми основних блоків системи. Варіанти завдання наведені в таблиці 2 в додатку.
При цьому в каналі повинно здійснюватися посилення, фільтрація і нормування сигналу, придушення синфазної перешкоди; проводиться нелінійна обробка сигналу з метою лінеаризації характеристики датчика та приведення аналогового сигналу до вигляду, придатному для введення в аналого-цифровий перетворювач (АЦП) шляхом запам'ятовування його миттєвих значень і зберігання протягом певного проміжку часу.
До складу каналу збору аналогових даних повинні входить також ряд імпульсних (аналого-імпульсних) вузлів, які синхронізують роботу його складових частин і управляють роботою АЦП.
АЦП є крайовим вузлом проектованого пристрою, і всі інші складові функціональні одиниці прямо або побічно забезпечують його нормальне функціонування.
До АЦП можна підходити як до "Чорного ящика", який виконує при подачі керуючого імпульсу "Пуск" перетворення напруги на його аналоговому вході у цифровий двійковий код за кінцевий відрізок часу.
По завершенні вказаного процесу АЦП виробляє сигнал готовності "Готовий", що свідчить про Відповідно його вихідного коду величині вхідної напруги на аналоговому вході.
Тимчасові діаграми, що ілюструють роботу АЦП, наведені на рис.1. Однією з особливостей роботи ряду швидкодіючих АЦП (наприклад, порозрядного врівноваження) є можливість появи збоїв при зміні рівня вхідного напруги на момент перетворення.
Рисунок 1 - Часові діаграми роботи АЦП
З цієї причини існує обмеження по швидкості зміни вхідного сигналу.
Для освоєння технічних параметрів АЦП необхідно усвідомити таке.
Суть роботи АЦП полягає в тому, що кожному рівню вхідного напруги ставиться в відповідність N-розрядний паралельний двійковий код. У найпростішому випадку це може бути паралельний прямій двійковий код, тобто результат перетворення ми отримуємо в двійковій системі числення.
У двійковій системі числення так само, як і в десятковій, кожній позиції (розряду) присвоєно певну вагу.
Веса перших 10 розрядів (Позицій) цифр двійкового числа мають такі значення, вказані в табл.1.
Таблиця 1 - Значення ваги перших 10 розрядів цифр двійкового числа
Вага
512
256
128
64
32
16
8
4
2
1
Розряд
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Знаючи вагу розряду, легко здійснити переклад двійкового числа в десяткове, наприклад,
1011101 2 1 =
Число розрядів вихідного двійкового коду АЦП визначає його точність. Чим більше число розрядів, тим вище точність.
Точність оцінюється відносною похибкою:
,
де N - число розрядів.
Важливим параметром є "Шкала АЦП", яка впливає на мінімально помітний рівень вхідного сигналу АЦП.
Шкала АЦП чисельно дорівнює максимально допустимого значення вхідної напруги, якому ставиться у відповідність максимальне двійкове число на виході АЦП. Так, при шкалою, рівної 10 В, в десятирозрядний АЦП ми отримуємо при подачі В двійкове число
1111111111 (2) = 1023 (10) ,
а при шкалою 1 В ми при подачі вже 1 В отримуємо те ж саме число 1023 (10) .
Мінімально помітний рівень при шкалою 10 У
а при шкалою 1 В:
Цілком зрозуміло, що максимальна напруга на аналоговому вході не повинен перевищувати шкалу АЦП. В Інакше порушиться однозначна відповідність вихідного коду і рівня напруги вхідного сигналу.
Джерелом інформації (Сигналу) для проектованого каналу збору аналогових даних є датчик з симетричним відносно загального проводу виходом. Тип датчика не конкретизується. Це може бути датчик переміщень, датчик температури, вимірювальна мостова схема і т.п.
Але в завданні обговорена функціональна залежність ЕРС датчика від вимірюва...
