Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

GOSI 2 / МСТ / не нужное / Лекции_new / Принцип построения измерительных систем на базе МП

.doc
Скачиваний:
36
Добавлен:
17.04.2015
Размер:
52.74 Кб
Скачать
  1. Принцип построения измерительных систем на базе МП.

1. Постановка задачи вытекает из технических требований технологического процесса и оборудования, входящего в технологическую линию. При этом у исполнителя должна быть полная ясность при выполнении данной задачи. Это обеспечивает выбор комплекта МПС. Для обеспечения выполняемой задачи необходимо определить поток информации, который возможно будет существовать при обмене между периферийными устройствами и элементами МПС.

Существует два типа обмена информацией:

  • между внешними устройствами через интерфейс связи с МП;

  • между внешними устройствами через интерфейс прямого доступа к памяти с областью ПЗУ, отведенной для режима ПДП.

Включение режима ПДП с МПС влечет за собой большой поток информации, измеряемой кБайтами, с высокой скоростью обмена. Это усложняет схемотехническое решение МПС, поэтому на подготовительном этапе по разработке МПС необходимо конкретно рассчитать объем и скорость передачи информации. Объем информации определяется скоростью протекания физических процессов и требованиями к точностным характеристикам технологического процесса.

Повышение точности ведет к увеличению разрядности АЦП и, соответственно, к увеличению объема информации. Если мы используем восьмиразрядный процессор в точных системах измерения используется побайтный обмен информацией, в результате поток информации увеличивается вдвое. В этом случае границей является 1-я погрешность измерения.

Пример: при точности измерения температуры в 1С имеет 40 ступенек. Изменение цифровой информации происходит на выходе измерителя температуры. В этом случае погрешность измерения 2.5 и при выходном напряжении АЦП 10В шаг преобразования составляет 400 mВ. При оценке возможной схемотехнической реализации МПС возникает задача математического моделирования или описания системы. Это описание позволяет производить расчет показателей качества и устойчивость САУ.

2. Разработка алгоритма вычисления.

Этап разработки алгоритма проведения расчета и измерения входной информации требует описания блоков, входящих в данный алгоритм.

  1. -блок инициализации системы при включенном напряжении источника питания.

  2. -проверка работоспособности терминала №1 и, если необходимо, обмен информацией с ним.

  3. -если в системе существуют другие терминалы, а под терминалом понимаются внешние устройства, необходимо проверить их работоспособность и при необходимости обменяться и ними информацией.

  4. -прочитать входную информацию всех линий связи и произвести вычисления.

  5. -вычислить новое значение управляющих сигналов и передать их на выходные линии. В случае измерительной системы выходная информация подается на регистрирующее устройство (дисплей, ПЗУ, ЦПУ).

  6. -конец.

Для повышения точности измерений существуют методы статистической обработки входной информации. С этой целью организуется цикл. Для организации цикла задается число измерений и метод статистической обработки.

iзад - заданное число измерений;

i - текущее число измерений.

В случае многоканальных измерительных систем производят мультиплексирование входной информации. Это делается либо в аналоговой форме входного сигнала (аналоговом канале), либо в цифровом канале. Аналоговый мультиплексор - аналоговый коммутатор.

Адрес выбираемого измерительного канала задается МП; в зависимости от числа каналов используют 2,3 линии адресной шины и через и через дешифратор адреса подают на соответствующий ключ: цифровой или аналоговый.

  1. Помехозащищенность информационно-измерительных устройств.

Помехозащищенность конала информации обеспечивается рядом механических средств и программным путем. Под механическими средствами понимают экранирование канала передачи информации, обеспечение гальванической развязки между источником и приемником информации в цифровом коде; применение фильтрующих элементов как по высокой, так и по низкой частотам в цепях питания интегральных схем; применение устройств восстановления формы передаваемых сигналлов и т.д. Под программным обеспечением помехозащищенности понимается применение при передаче информации специальных кодов, с помощью которых программно восстанавливается передаваемая информация.

Основной вид помехи - электромагнитные наводки на канал передачи информации. Канал передачи информации может быть как проводным, так и беспроводным. Электромагнитные наводки существуют как в проводных, так и в беспроводных линиях передачи информации. Электромагнитные наводки осуществляются на высоких и сверхвысоких частотах, т.к. низкие частоты имеют большое затухание в атмосфере. В беспроводных каналах передачи информации осуществляется связь на сотни тысяч километров. Амплитуда полезного сигнала составляет сотни мкВ, поэтому поэтому любая помеха от близкого расположения источника имеет амплитуду, сравнимую с полезным сигналом.

Для исключения помехи применяют:

  • временную фильтрацию;

  • пространственную фильтрацию;

  • частотную фильтрацию;

  • поляризационную фильтрацию.

В проводной системе применяют экранирование проводников, передающих полезную информацию, а так же скрутки.

Т.к. сигнал помехи возникает не только при электромагнитных наводках, но и вследствие внутренних шумов полупроводников, целесообразно переносить спектр полезного сигнала в область частот 120 кГц.

  1. Помеха по общему источнику питания.

Колебания падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания передаются в выходные цепи, где эти колебания воспринимаются как полезный сигнал. Для повышения соотношения сигнал/шум есть три пути.:

  1. Повышение напряжения сигнала за счет повышения энергии источника полезной информации (не всегда возможно и связано со спецификой объекта управления).

  2. Снижение внутреннего сопротивления источника питания. Параллельно внутреннему сопротивлению источника питания подключают конденсаторы примерно по пять корпусов ИМС, НЧ и ВЧ конденсаторы.

  3. Применение гальванической развязки между входным и выходным устройствами. В качестве гальванической развязки используют оптронную, трансформаторную развязки.

При разработке ИИС первый каскад предварительного усиления располагают в непосредственной близости от источника сигнала. Минимизация линии связи источника сигнала и усилителя приводит к минимизации наводимых помех и к максимизации отношения сигнал/шум.

  1. Тенденции развития ИИС.

Основой развития информационных систем является МПС.

  1. Увеличение скорости. Увеличение точности получаемой информации о параметрах технологического процесса. Это позволяет дальнейшее совершенствование тех. процесса и, как следствие, повышение качества выпускаемой продукции.

  2. Увеличение скорости обработки получаемой информации и целью снижения постоянной времени САУ, что влечет за собой увеличение скорости реакции системы на факторы выполнения тех. процесса.

  3. Автоматизация процесса измерения и сочетание с высокой гибкостью для перестройки ИИУ на выполнение других задач.

  4. Совершенствование ИИ датчиков с целью снижения влияния других видов энергии, не входящих в измеряемый параметр, на электрический сигнал.

Разработка информационных датчиков с непосредственным преобразованием цифрового сигнала в цифровой код.