Типы устройств ввода/вывода

1.Устройства, устанавливаемые на шину компьютера (PSI ,ISA). Имеют связь непосредственно с внутренней шиной, достаточно быстро могут вводить информацию.

2. Внешние устройства (COM – port, LPT – port, USB - port). Устройство вывода преобразует цифровой код в напряжение. Платы цифрового (дискретного) вывода информации применяются для управления оборудованием по принципу «включен/выключен».

В состав современных плат ввода - вывода сигнала может быть включен Digital Signal Processor (DSP – цифровой сигнальный процессор). Он выполняет функцию предварительной обработки вводимых сигналов.

Может осуществлять мультиплексирование подаваемых на АЦП данных; цифровую фильтрацию данных (удаление помех), частотный анализ сигнала (строится путем преобразований Фурье).

Характеристики устройств ввода/вывода

Характеристики для АЦП:

- количество разрядов;

- максимальное входное напряжение (Существует ряд стандартных максимальных напряжений: 1; 2,5; 5; 10 В);

- полярность (однополярный: U=0÷Umax, двухполярный: U=-Umax÷Umax);

- наличие мультиплексера (предназначен для переключения каналов и определения, с какого канала пойдет сигнал на АЦП)

При наличии мультиплексера появляется такой параметр, как частота преобразования канала АЦП. В паспорте АЦП указывается общая частот преобразования. Поэтому, если f_p- частота преобразования, указанная в паспорте, то часта преобразования одного канала: f_канала =f_p/m, где m – число каналов.

-наличие гальванической развязки (применяется для разделения нулевых потенциалов работы вычислительных и внешних устройств);

- объем буферной памяти (для высокочастотных систем).

При записи происходит потеря информации, т.к. скорость записи меньше скорости считывания.

Во многих АЦП есть возможность подключения дифференциального сигнала.

Устройство гальванической развязки

Д – датчик,

БП – блок питания,

ПК – персональный компьютер,

АЦП – аналого – цифровой преобразователь

L – линия (фаза)

0. – ноль

Если у персонального компьютера и у стенда различные потенциалы, то между корпусом компьютера и стендом возникает разность потенциалов (может принимать значения от десятых до сотен вольт). Если разность потенциалов достигает значение максимально допустимого напряжения, то микросхема сгорает. Если корпус компьютера не заземлять, то на нем образуется потенциал 110 В относительно земли (связано с особенностью работы фильтра БП). Источник питания генерирует помехи, поступающие в линию в вызывающие сбой оборудования. Для удаления помех в состав оборудования включается фильтр.

Сигнал без фильтра:

Сигнал с фильтром:

Фильтр имеет в своем составе шунтирующие емкости – конденсаторы, включенные как емкостной делитель напряжения. В средней точке емкость делителя разность потенциалов будет равна напряжению питания разделенному пополам. Проходной ток ограничен величиной емкости. Чтобы избежать повреждения устройства при подключении и снизить количество помех, которые могут возникнуть в результате циркуляции токов датчик – компьютер - земля, применяют устройство гальванической развязки.

Самое простое – развязывающие трансформаторы.

1. Развязывающий трансформатор

Характеристики:

Н апряжение пробоя (напряжение между первичной и вторичной обмоткой, до которого не происходит пробоя трансформатора) гарантированное и равно 1500В. Трансформатор передает только переменный сигнал.

Недосатки:

1. Через него проходят только импульсные сигналы, переменное напряжение в определенном диапазоне частот.

Как универсальное средство развязки не используется, применяются в составе оборудования.

Универсальные средства, применяемые в платах ввода – вывода – оптическое устройство.