Автоматическая система управления объектом
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ага замыкание цикла ФОРМИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСА "ПУСК" АЦПCONTROL: SETB P3.0 NOP NOP NOP CLR P3.0 RET - установка фронта: гашение АЦП пуск АЦП (срез)
Вывод аналоговых данных
Для преобразования цифровых данных, поступающих в порт контроллера, в аналоговый сигнал, который может быть использован для управления исполнительными устройствами, работающими по аналоговому принципу, используются функциональные блоки, называемые ЦАП.
ЦАП воспринимает двоичный код, подаваемый на его вход, и вырабатывает на своем выходе ток или напряжение, пропорциональные значению двоичного кода.
В основе принципа работы ЦАП лежит схема с использованием инвертирующего операционного усилителя в режиме суммирования токов матрицы двоично взвешенных резисторов. Матрица резисторов выполняет функцию преобразования код - ток, а операционный усилитель преобразует выходной ток матрицы в выходное напряжение.
Рисунок 55. Суммирующий усилитель
Выходное напряжение суммирующего усилителя можно найти по формулам:
если в схеме есть элемент (---)
Рисунок 56. Четырех разрядный ЦАП (n=4)
Четырех разрядный ЦАП характеризуется:
1.Коэффициентом усиления:
2.Коэффициентами по разрядам:
- по нулевому разряду;
- по первому разряду;
- по второму разряду;
- по третьему разряду.
Z (s0) Z (s3) - определяют состояние ключа: "0" - ключ разомкнут, "1" - ключ замкнут.
При изменении состояния Z ключей
,
……
Конструктивно ЦАП выполняются в виде микросхем, в которых находится резистивная матрица и коммутирующие ключи на КМОП-транзисторах. Внутри микросхемы располагается и резистор обратной связи Rос.
Рисунок 57. Матрица типа R - 2R
Значение величин резисторов отличается друг от друга в 2 раза. Изготовить матрицу с двоично взвешенными резисторами заданной точности по интегральной технологии очень сложно, поэтому на практике применяется матрица, в которой два номинала резисторов с более сложной схемой коммутации.
Рисунок 58. Схема К572ПА1
Датчики аналоговых сигналов
Рисунок 59 - Структура датчика аналогового сигнала.
UВЫХ=f (Входная величина)
IВЫХ=f (Входная величина)
Датчик постоянного тока
В качестве ЧЭ используется токовый шунт.
Рисунок 60 - Схема датчика постоянного тока.
R1 C1 - входной фильтр низкой частоты.
При Iном, Uном=75 мВ.
Ку=R3/R2, Kу=5B/Uш (max), Uвых (max) =Uш (max) •Kу=5В.
Ку выбирается таким образом, чтобы получить максимальное выходное напряжение 5В.
Выбор типа операционного усилителя
Так как усилитель работает в схеме усиления однополярного сигнала и включен по схеме с однополярным питанием, то необходимо применять операционный усилитель типа rail to rail, т.е. с полным размахом выходного напряжения, равного напряжению питания, и с величиной входного напряжения, равного напряжению питания.
Недостатки датчика: общая точка питания схемы потенциально связана с силовой цепью, в которую включен шунт, поэтому обычно для передачи сигнала к контроллеру используется гальваническая развязка.
Датчик постоянного напряжения
В качестве ЧЭ используется делитель напряжения.
Рисунок 61 - Схема датчика постоянного напряжения.
Схема состоит из входного делителя напряжения R1-R4, который при большой величине Ud делается многозвенным в верхнем плече с целью снижения падения напряжения на отдельном элементе.
Величина Ud выбирается не больше напряжения питания операционного усилителя.
R5-C1 - фильтр низких частот, после которого ставится операционный усилитель в режим повторителя напряжения.
Недостаток схемы: потенциальная связь с силовой схемой.
Стандартные датчики тока и напряжения
В качестве таких датчиков в настоящее время используются бесконтактные датчики на элементах Холла для измерения постоянного тока и напряжения.
Датчик тока состоит из замкнутого кольцевого или прямоугольного магнитопровода, в зазоре которого располагается элемент Холла. Магнитопровод выполняет роль концентратора магнитного поля, которое создается вокруг шины с током, помещенной в окне магнитопровода.
Сигнал датчика Холла устанавливается дифференциальным операционным усилителем.
Концентрация датчика обеспечивает полную гальваническую развязку измерительной и силовой цепей. Для этого магнитопровод заливается изолирующим компаундом. Токовые датчики выпускаются на токи 50А2кА.
ДИТ-50
Iизм=0500 А
Uвых=05 В
Рпотребл=3 Вт
f=050 кГц
t= (-50 +80) С
Uпит=15 В
Диаметр шины - 20 мм
Датчики напряжения на основе элементов Холла
Датчик напряжения имеет первичную обмотку W1 с большим числом витков, которая подключается к измеряемой цепи Ud. Ампервитки обмотки создают магнитное поле, которое измеряется элементом Холла.
Электрические параметры таких датчиков аналогичны токовым. Диапазон измеряемых напряжений: Ud = 01 кВ.
Датчики магнитной индукции
В качестве первичного ЧЭ используются магниторезисторы, магнитодиоды, элементы Холла.
Измеритель индукции с магнитодиодами
Рисунок 64 - Схема измерителя индукции с магнитодиодами.
М?/p>