Лабораторная работа №2

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ CХЕМ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Лабораторная работа состоит из двух частей.

Часть 1. Изучение принципа преобразования работы АЦП и ЦАП.

Часть 2. Преобразование сигналов аварийных файлов с помощью АЦП и ЦАП.

Часть 1. Изучение принципа преобразования работы АЦП и ЦАП

Рисунок 2.1 – Исходная схема аналого-цифрового устройства.

Схема состоит из двух частей аналоговой и цифровой.

Аналоговая оказывается громоздкой в виду наличия гальванической развязки входных делителей, высоковольтных и мощных элементов. Измерительный ОУ с соответствующей обвязкой элементов и это выполнено для каждого канала отдельно. Сюда входят блоки питания и входные разьёмы устройства.

Цифровая часть состоит из АЦП, схемы обработки сигнала, элементов обработки и элементов сопряжения с аналоговой платой, стабилизатора входного сигнала.

Рассмотрим более подробно схему на аналоговой плате и схему цифровой части.

Частота дискретизации задаётся источником (параметр 1). На входе ЦАП стоит обратный интегрирующий фильтр для сглаживания дискретизации выходного сигнала.

Задание:

1. Произвести моделирование. Рассмотреть кодировку аналого-цифрового сигнала с помощью цифрового сигнала.

Выбираем частоту дискретизации 15..20 точек на период, при этом каждый следующий отчёт будет задержан на Т время дискретизации.

Также необходимо проверить количество преобразованных входных сигналов и сравнить входной сигнал АЦП с входным сигналом ЦПП (красный и жёлтые лучи).Исходная схема аналого-цифрового устройства приведена на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 – Исходная схема аналого-цифрового устройства.

2. Записать амплитуду до возможного сигнала АЦП при котором работают младшие разряды АЦП.

Делитель выбирается с учётом возможных перенапряжений (0-100 В).

Далее необходимо на источнике И3 правой клавишей (с помощью функции pilot) поставить 0,2.

Аналогично на источнике И8 - 0,3. Убедиться, что АЦП работает на 2-х разрядах.

Уменьшим исходный сигнал в 100 раз (смотреть рисунок 2.3)

Рисунок 2.3 – Уменьшенная схема аналого-цифрового устройства.

В верхней части показано срабатывание младших 2-х разрядов.

Необходимо сравнить работу разрядов. Сделать выводы по работе, данные сохранить на своём личном носителе.

Часть 2. Преобразование сигналов аварийных файлов с помощью ацп и цап

1. Открываем аварийный файл «AD623AZPаvarFailu».

Вместо тестовых сигналов вначале подключаем сигналы аварийных файлов.

2. Работа схемы при подаче сигналов аварийных файлов. Работа АЦП при включении источника входных сигналов.

Запускаем схему на расчет.

Рассмотрим источники входных сигналов и выполним расчёт в программе pspice. Проконтролировать работу АЦП (формирование цифровых сигналов) в нормальном режиме изменении сигнала. Пока идёт расчёт аварийного файла посмотреть образец готового расчёта выполненного раньше в лабораторной работе. Для этого открываем файл с образцом (смотреть рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Реле в несработанном состоянии.

Зафиксировать начало и проконтролировать время расчёта (≈15 сек)

Открыть окно с расчитанным файлом. Рассмотреть работу АЦП с помощью area.

Во второй части лабораторной работы источники взяты из аварийных файлов. 3 U₀ подано на десятиразрядник. Величина входных сигналов с маcштабированы т.о., чтобы входило в диапазон (0..5 В.)

Порядок выполнения работы:

1. Запустить Runpspice. Сигналы считываются медленно потому, что выбранная частота работы АЦП в 10 раз больше, чем максимальная частота входного сигнала.

2. Рассмотреть в Рspice образец или промоделировать сигнал аварийных файлов. Для это открыть в pspice Open и загрузить «TRANSVTEZ-23070399obrazec».

3. Открыть шаблон для просмотра этого файла window/ display control/ vse-selentivn. Работа неполных датчиков обработки сигналов на схеме не показана.

Зафиксировать этот сигнал и сохранить на своём носителе.

Среди информационных датчиков мы выделили датчик высокочастотный 3 U₀ и 3 I₀, датчик наличия тока 3I₀, датчик селективности, совпадение тока и напряжения, датчик с низкочастотной составляющей 3 U₀ , датчик быстрого нарастания 3 U_{0 ,} датчик огибающей 3 U_{0 ,} результат блокировки реле и срабатывания реле. Т.о переходный процесс раскладывается на информационные составляющие.

4. Открыть шаблон в аварийном файле и рассмотреть один из пробоев изоляции. Зафиксировать рисунок.

Идёт пробой изоляции и через 250 мс возникает режим устойчивого металлического замыкания. Сменилась утечка. На временном отчёте видно, что через 80 сек произошло отключение утечки РЗ. Через 100 мс возник естественный пробой изоляции на землю.

Контрольные вопросы:

1) Какая задача ставится перед аналоговой частью и цифровой?

2) Назвать элементы цифровой части?

3) Назвать типы помех и их влияние на сигнал?

4) Назвать функции ограничителя перенапряжений?

5) Методы борьбы с синфазными помехами?

6) Типы гальванической развязки?

7) Чем отличается 10-ти разрядный АЦП от 12-ти разрядного?

9) Как восстановить сигнал из цифрового в аналоговый? Устройство АЦП.