- •Введение
- •Схемы систем локального регулирования
- •Основные функции системы управления
- •Технико-экономические предпосылки создания асу тп
- •Аппаратная реализация асу тп
- •Информационный принцип построения асутп (рис. 3)
- •Критерии
- •Назначение, цели и функции асу тп
- •Разновидности асу тп
- •I. Асу тп, функционирующие без вычислительного комплекса
- •II. Информационно – измерительная система (иис). Асу тп с вычислительным комплексом, выполняющим только информационные функции
- •III. Асу тп с вычислительным комплексом, функционирующим в режиме «советчика»
- •IV. Асу тп с вычислительным комплексом, выполняющим функции центрального управляющего устройства (супервизорное управление)
- •V. Асу тп с вычислительным комплексом, выполняющим функции непосредственного (прямого) цифрового управления (нцу)
- •Состав асу тп
- •Надежность асу тп
- •Организационное обеспечение
- •Техническое обеспечение
- •Математическое обеспечение
- •Информационное обеспечение
- •Программное обеспечение (по)
- •Технические средства контроля и автоматики.
- •Виды измерений
- •Средства измерений
- •Общие сведения о точности и погрешности измерений
- •Случайные погрешности
- •Основные сведения о метрологических характеристиках средств измерений
- •Способы числового выражения погрешностей средств измерений.
- •Оценка и учет погрешностей при технических измерениях
- •Аналоговые и импульсные сигналы
- •Теорема котельникова
- •Двоичная система
- •Аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Цифроаналоговые преобразователи
- •Аналогово-цифровые преобразователи
- •Параллельные ацп
- •Последовательные ацп
- •Интегрирующие ацп
- •Цифровые измерительные приборы и системы
- •Температура
Теорема котельникова
В системах аналого – цифрового преобразования непрерывный сигнал подвергается разбиению на равных промежутках времени Δt, которые называются периодами дискретизации. Этот период, который позволяет не потерять информацию при дискретизации, выбирается из условия:
Δt = 1/2Fв,
где Fв - максимальная частота спектра сигнала. Это выражение есть не что иное, как теорема Котельникова, которая гласит: Любой непрерывный сигнал можно абсолютно точно восстановить на выходе идеального полосового фильтра (ПФ) с полосой Fв, если дискретные отсчеты взяты через интервал Δt = 1/2Fв. А это значит, что частота дискретизации должна быть вдвое больше максимальной частоты сигнала.
Двоичная система
Существует два вида квантования: по уровню и по времени. Системы, в которых квантование сигналов осуществляется, по времени, получили название импульсных. Системы, в которых используется одновременно квантование по уровню и по времени, называются цифровыми (цифровые технологии применяются в ЭВМ).
В основе функционирования компьютеров лежит двоичная (по основанию 2), а не привычная нам десятичная (по основанию 10) система исчисления. В двоичных числах каждую позицию может занимать только одна из двух цифр — 1 или 0 и двоичное число может, например, иметь вид 100010100. (В десятичной каждую позицию может занимать одна из десяти цифр, от 0 до 9).
Компьютерные слова (байты) состоят из ячеек (8, 16, 32, 64 и т.д.) В каждой ячейке (бит) может быть логический ноль – нет сигнала или логическая единица – есть сигнал. В электрической форме это импульс 1, например 24В (18÷24В), 0 - (0÷6В). Принцип формирования числа следующий:
-
если в ячейке 0 и добавляется 1, то содержимое этой ячейки = 1;
-
если в ячейке 1 и добавляется 1, то содержимое этой ячейки обнуляется, а в последующую добавляется 1.
С учетом значимости разряда цифра на 4 позиции (восьмерок) умножается на 8 (1 * 8 = 8), цифра на 3 позиции умножается на 4 (1*4 = 4), цифра на 2 позиции (двоек) умножается на 2 (1 * 2 = 0) и цифра в позиции единиц умножается на 1 (1 * 1 = 0). После сложения всех этих чисел (8 + 4 + 2 + 1) получим 15. Поэтому число 1111 в двоичном коде равно 15 в десятичном.
С помощью некоторого количества двоичных цифр, или битов ( bit — сокращение от binary digit ) в ячейке с 8 разрядами можно представить 256 возможных значений, начиная от 0 и заканчивая 255 (нуль в вычислительной технике представляет отдельное состояние и считается значимым ). 8-миричное числе, записанное в двоичной системе, как 11111111 соответствует величине 255 в десятичной:
Разряд |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Двоичная |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Десятичная |
1 |
3 |
7 |
15 |
31 |
63 |
127 |
255 |
Точность преобразования измеренного с помощью АЦП значения в таком 8-разрядном байте (с учетом, служебной ячейки, например, знака числа, т.е. остается 7 разрядов) не превысит 1%. Но 16-разрядное число позволяет зафиксировать в 15 ячейках величину 32767, такое цифровое представление технологического параметра вполне достаточно для точных измерений (возможная погрешность 0,003%).