Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
6. Вопросы согласования измерительных сигналов. Блок согласования сигналов кондуктометрических датчиков ОВЕН БКК1 Датчик уровня подключается к входным фильтрам низких частот (ФНЧ1...ФНЧ4). Далее через коммутационное устройство (КУ) сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В устройстве сравнения (УС) происходит сравнение уровня оцифрованного сигнала датчика со значением уставки опорного напряжения (ОН). Значение уставки опорного напряжения выбирается DIP-переключателем установки порога срабатывания. Устройство управления (УУ) выполняет функцию выбора канала измерения датчика уровня и управления соответствующим выходным ключом (Ключ 1...Ключ 4). Срабатывание выходного ключа происходит при контакте соответствующего сигнального электрода с жидкостью, одновременно засвечивается соответствующий светодиод «Уровень». Блок согласования сигналов кондуктометрических датчиков ОВЕН БКК1 предназначен для отслеживания четырех уровней токопроводящей жидкости. Может использоваться как самостоятельное изделие для управления исполнительными механизмами, либо как устройство согласования кондуктометрических датчиков с ОВЕН ПЛК (или контроллерами других производителей). Новый прибор линейки сигнализаторов уровня САУ, четырехканальный аналог САУ-М6 в DIN-реечном исполнении. Прибор ОВЕН БКК1 выпускается в корпусе на DIN-рейку типа Д3. Функциональные возможности Овен БКК1: четыре независимых канала контроля уровня жидкости в резервуаре повышенная помехоустойчивость и надежность благодаря использованию новой цифровой схемотехники исполнение на DIN-рейку (размещение внутри щита) два варианта питания – 24 В или 220 В работа с различными по электропроводности жидкостями: кислотами, щелочами, слабыми растворами солей, водой водопроводной, технической, очищенной и др. простая настройка без демонтажа прибора Технические характеристики Овен БКК1-24: Напряжение питания прибора 14…36 В пост. тока (номинальное 24 В) Потребляемая мощность не более 1 ВА Количество каналов контроля уровня 4 Напряжение питания датчиков уровня не более 10 В, перем. тока 1,5...2,5 Гц Тип дискретного выхода 4 транзисторных двунаправленных ключа Допустимая нагрузка выхода 50 мА пост. тока 36 В Тип корпуса на DIN-рейку 35 мм Д3 Габаритные размеры корпуса 54х95х57 мм Степень защиты корпуса IP20 Температура окружающего воздуха –25...+70 °С Относительная влажность воздуха (при 25 °С и ниже без конденсации влаги) не более 80 % Атмосферное давление 84...106,7 кПа Технические характеристики прибора Овен БКК1-220: Напряжение питания прибора 90…264 В 47...63 Гц(номинальное 220 В) Потребляемая мощность не более 2 ВА Количество каналов контроля уровня 4 Напряжение питания датчиков уровня не более 10 В перем. тока 1,5...2,5 Гц Тип дискретного выхода 4 э/м реле, нормально разомкнутый контакт Допустимая нагрузка выхода 2 А перем. тока 240 В Тип корпуса на DIN-рейку 35 мм Д3 Габаритные размеры корпуса 54х95х57 мм Степень защиты корпуса IP20 Температура окружающего воздуха –10...+50 °С Относительная влажность воздуха (при 25 °С и ниже без конденсации влаги) не более 80 % Атмосферное давление 84...106,7 кПа Модификации прибора Овен БКК1-220: 24 — 24 В постоянного тока, выходы-транзисторные ключи — 220 В переменного тока, выходы — э/м реле |
10.Сигма-дельта АЦП. Сигма- Дельта АЦП (называемые также Дельта-Сигма АЦП) производят аналого - цифровое преобразование с частотой дискретизации во много раз превышающей требуемую и путем фильтрации оставляет в сигнале только нужную спектральную полосу. Это один из самых важных типов АЦП. Они эффективны в тех задачах, где не требуются большие частоты дискретизации, но необходимо высокое разрешение сигнала. Существует класс АЦП, использующих сигма-дельта (SD) преобразование , обладающее рядом преимуществ. Сигма-дельта АЦП выпускаются многими фирмами, среди которых ведущее место занимает Analog Devices. В современных сигма-дельта АЦП преобразование осуществляется с избыточной дискретизацией (передискретизацией), цифровой фильтрацией и децимацией преобразуемого сигнала. Децима́ция (от лат. decimatio, от decem — «десять») — уменьшение частоты дискретизации дискретного во времени сигнала путем удаления его отсчетов. Частота дискретизации (или частота сэмплирования) — частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации (в частности, аналого-цифровым преобразователем). Измеряется в Герцах Своим названием эти преобразователи обязаны наличием в них двух блоков: сумматора (обозначение операции - S) и интегратора (обозначение операции - D ). Один из принципов, заложенных в такого рода преобразователях, позволяющий уменьшить погрешность, вносимую шумами, а следовательно увеличить разрешающую способность - это усреднение результатов измерения на большом интервале времени. На рисунке компаратор ЗАМЕНИТЬ на АЦП! DSP – десиматор (Десимация – уменьшение эффектиной частоты?) Основные узлы АЦП - это сигма-дельта модулятор и цифровой фильтр. Схема n-разрядного сигма-дельта модулятора первого порядка приведена на рис. 14. Работа этой схемы основана на вычитании из входного сигнала Uвх(t) величины сигнала на выходе ЦАП, полученной на предыдущем такте работы схемы. Полученная разность интегрируется, а затем преобразуется в код параллельным АЦП невысокой разрядности. Последовательность кодов поступает на цифровой фильтр нижних частот. Порядок модулятора определяется численностью интеграторов и сумматоров в его схеме. Сигма-дельта модуляторы N-го порядка содержат N сумматоров и N интеграторов и обеспечивают большее соотношение сигнал/шум при той же частоте отсчетов, чем модуляторы первого порядка. Примерами сигма-дельта модуляторов высокого порядка являются одноканальный AD7720 седьмого порядка и двухканальный ADMOD79 пятого порядка. Сравнивая Сигма-дельта АЦП с АЦП многотактного интегрирования, можно сделать вывод о достоинствах первого:
Недостатки:
|
|
8. Дискретизация и квантование измеряемых сигналов. Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения – частота дискретизации. Непрерывно меняющийся сигнал подвергается оцифровке (значения сигнала измеряются через интервал времени ∆Т – период дискретизации). Точность восстановления ограничена ошибкой квантования, однако в соответствии с теоремой Котельникова точное восстановление возможно только если частота дискретизации выше, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Таким образом, понятие оцифровка сигнала включает в себя понятия дискретизации и квантования. Дискретизация- измерения, проведенные в определенные промежутки времени (рис.12). f дискретизации>>>fm (первой гармоники входного сигнала) f дискретизации ≥ 2fm (по Котельникову) ∆Т (время между отсчетами) выбирается: а) в зависимости от цели; б) в зависимости от желаемого качества сигнала на выходе. Например, частота дискретизации 44 кГц (музыкальный диск) – соответствуют стандартному качеству звука. Дискретизация предполагает выбор отсчетов, следовательно будем использовать логический элемент «И», реализующий операцию умножения: Генератор импульсов Генератор импульсов (тактовых сигналов, «клоков») воспроизводит сигнал вида, приближающегося к виду дельта-функции: Главный недостаток таких импульсов- их нестабильность. Для того чтобы увеличить объем информации о реальном сигнале полученный после оцифровки, необходимо уменьшить шаг дискретизации. Квантование по уровню фактически означает присвоить отсчету цифровой эквивалент или выразить результат в цифрах. Шаг квантования может представлять собой мм, см, м и т.д., при этом ошибка может изменяться в пределах от -0,5 кванта до +0,5 кванта. На рис (а): 1- идеальная функция преобразования (переходная характеристика идеальных АЦП и ЦАП), 2- реальная функция после квантования (имеет ступенчатый характер), ∆Q – погрешность (шаг квантования). Ошибка квантования (Шум квантования), является следствием ограниченного разрешения АЦП, составляет {+ ∆Q/2;-∆Q/2}. Из вышесказанного следует, что закон распределения- равномерный (рис. (б)). В зависимости от типа аналого-цифрового преобразования шум квантования может возникать из-за округления (до определённого разряда) сигнала или усечения (отбрасывания младших разрядов) сигнала |
7. Комбинированные и последовательные логические измерительные элементы. Логические элементы - устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого - "1" и низкого - "0" уровней). Это позволяет значительно сократить количество операций и элементов, выполняющих эту обработку. Логические элементы делятся на комбинационные (порт: транзистор + элемент) и последовательные. Последние отличаются наличием памяти (ПЗУ). Триггеры и регистры являются простейшими представителями цифровых микросхем, имеющих внутреннюю память. Выходные сигналы микросхем с внутренней памятью зависят от того, какие входные сигналы и в какой последовательности поступали на них в прошлом, то есть они помнят предысторию поведения схемы. Триггеры и регистры сохраняют свою память только до тех пор, пока на них подается напряжение питания. Большим преимуществом триггеров и регистров перед другими типами микросхем с памятью является их максимально высокое быстродействие (то есть минимальные времена задержек срабатывания и максимально высокая допустимая рабочая частота). Однако недостаток триггеров и регистров в том, что объем их внутренней памяти очень мал, они могут хранить только отдельные сигналы, биты (триггеры) или отдельные коды, байты, слова (регистры). В основе любого триггера (англ. — "тrigger" или "flip-flop") лежит схема из двух логических элементов, которые охвачены положительными обратными связями (то есть сигналы с выходов подаются на входы). В результате подобного включения схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний, причем находиться сколь угодно долго, пока на нее подано напряжение питания. Пример так называемой триггерной ячейки на двух двухвходовых элементах И-НЕ приведен на рис ниже. -S -R Q 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 Без изменен. 0 0 Не определено У схемы есть два инверсных входа: -R — сброс (Reset), и -S — установка (Set), а также два выхода: прямой выход Q и инверсный выход –Q. Для правильной работы схемы отрицательные импульсы должны поступать на ее входы не одновременно. Приход импульса на вход -R переводит выход -Q в состояние единицы, а так как сигнал -S при этом единичный, выход Q становится нулевым. Этот же сигнал Q поступает по цепи обратной связи на вход нижнего элемента. Поэтому даже после окончания импульса на входе -R состояние схемы не изменяется (на Q остается нуль, на -Q остается единица). Точно так же при приходе импульса на вход -S выход Q в единицу, а выход -Q — в нуль. Оба эти устойчивых состояния триггерной ячейки могут сохраняться сколь угодно долго, пока не придет очередной входной импульс, — иными словами, схема обладает памятью. Существуют J-,K-, JK- триггеры, RS- триггеры. В счетчиках используются К- триггеры. В линиях, интерфейсах, портах для передачи используют Latch- триггеры 1) RS-триггер S Q S-set, R- reset R
Здесь на входе не может быть два одинаковых уровня 0 и 0 или 1 и 1, ввели: 0 и 1: set и reset S R Q 0 1 0 1 1 0 1 0 На выходе не может быть 2 одинаковых уровня. RS-триггер (обозначается ТР) — самый простой триггер, но редко используемый. 2) D-триггер D-триггер (обозначается ТМ) — наиболее распространенный тип триггера. Помимо общих для всех триггеров входов установки и сброса S и R, он имеет один информационный вход D (вход данных) и один тактовый вход. 3) J,K – тип (для счетчиков): JK-триггер (обозначается ТВ) значительно сложнее по своей структуре, чем RS-триггер. Он относится к так называемым тактируемым триггерам, то есть он срабатывает по фронту тактового сигнала. Таким образом, цель изучения данной дисциплины – привлечь возможности компьютера для разработки, проектирования ,моделирования и дизайна прибора. |