Компьютерная схемотехника
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
, которая обеспечивает двухсторонний обмен информацией по 8 линиям и способна отдать в нагрузку ток 0,1/30 мА.
Рисунок 10.47
Направление обмена информацией зависит от значения управляющего сигнала на входе DIR. Если DIR=1, то данные передаются от А к В, а если DIR=0, то от В к А. При этом на входе OE должен присутствовать активный сигнал логический 0. Если ОЕ=1, то выходы ШФ переводятся в высокоимпедансное (отключённое) состояние.
На рисунке 10.48 приведена функциональная схема модуля ОМЭВМ, а на рисунке 10.49 аналогичная схема интерфейса RS-232C.
Рисунок 10.48
Рисунок 10.49
10.6 Выбор и расчет датчиков, нормирующих преобразователей и фильтров нижних частот (ФНЧ)
10.6.1 Выбор и расчет датчиков и нормирующих преобразователей
10.6.1.1 Выбор датчиков
Выбор датчиков производится в соответствии с назначением и требованиями к работе конкретной ЛМПСУ (рисунок 10.1), из которых определяют :
- вид контролируемых параметров, например, расход газа, давление газа, температура;
- диапазон изменения параметров контроля.
Например, в задании на проектирование системы указывается на необходимость измерения расхода газообразных сред, который изменяется в диапазоне 0...800 м3/час.
В этом случае может быть выбран датчик типа ТУРГАС ПРГ-800, который предназначен для измерения расхода природного горючего газа (метан), воздуха и других не агрессивных газов с плотностью не менее 0,7кг/м3, температурой 0...500С и давлением не более 0,59МПа (6кгс/см2).
Выходной сигнал выбранного расходомера составляет 0...5 мА постоянного тока при нагрузке: 0...2,5 кОм.
Питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В, частотой 50 Гц при потребляемой мощности не более 20ВА.
В задании также указывается на необходимость измерения давления, которое изменяется в диапазоне 0...600кПа.
Для этого может быть выбран датчик фирмы “Motorola” типа MPX2700D,A с параметрами:
- диапазон измеряемых давлений P, кПа: 0…700;
- диапазон выходного напряжения Uвых max, В: 0…40;
- коэффициент преобразования Uвых/P, мВ/kПа 0,057;
- входное сопротивление Rвх, кOм 1,8.
Наконец в задании указывается на необходимость измерения температуры, которая изменяется в диапазоне 0...500С. Для этого выбран датчик фирмы Analog Devices типа ТМР12 с параметрами:
- диапазон рабочих температур, С: -40…+100;
- абсолютная погрешность в рабочем диапазоне температур, С - 3;
- максимальный потребляемый ток, мA 600.
10.6.1.2 Выбор нормирующих преобразователей
Тип нормирующего преобразователя определяется видом и диапазоном изменения аналоговых сигналов, снимаемых с выходов выбранных выше датчиков, а также диапазоном изменения аналогового напряжения АЦП, которое составляет, например, 0...+5В.
Так, для канала измерения расхода в качестве нормирующего преобразователя используется резистор значением 1 кОм. Выходной ток, снимаемый с выхода датчика расхода и изменяющийся в диапазоне: 0...5мА, протекает по этому резистору и формирует напряжение UДР=(0...5мА)1Ком=0...5В.
Для канала измерения давления в качестве нормирующего преобразователя использован делитель напряжения (рисунок 10.50), т.к. с выхода выбранного датчика давления снимается сигнал в диапазоне 0...40в.
Рисунок 10.50
Напряжение на выходе делителя Uвых=Uвх.фнч определяется соотношением резисторов R1 и R2:
.(10.26)
С выхода датчика давления поступает напряжение в диапазоне от 0 до 40 В, который необходимо привести к диапазону входных напряжений АЦП, составляющему 0…5 В.
Из выражения 10.26 можно заметить, что соотношение между резисторами R1 и R2 имеет вид :
.(10.27)
Подставив в 10.27 значение Uвх и Uвых, получим: .
Приняв R2=2кОм, получим R1=27=14 кОм.
Для канала измерения температуры в качестве нормирующего преобразователя использован масштабирующий усилитель (рисунок 10.51), т.к. с выхода датчика температуры снимается сигнал в диапазоне 0...0,45В.
Рисунок 10.51
Коэффициент усиления этого усилителя определяется выражением, вывод которого предоставлен ниже:
Будем считать, что ИМСОУ (DA1) близка к идеальной. Тогда:
Кu.имсоу;(10.28)
Rвх;(10.29)
Rвых.(10.30)
Выходное напряжение рассматриваемого усилителя определяется выражением:
Uвых = Uос + U + Uвх = Iос R2 + U +Uвх.(10.31)
При выполнении (10.28) U0, тогда (10.31) примет вид:
Uвых = Uос + Uвх = Iос R2 + Uвх.(10.32)
Поскольку при выполнении условия (10.29), ток Iи0, то Iос=IR1. Подставляя последнее в (10.32), получим:
Uвых = IR1R2 + Uвх.(10.33)
Для определения значения IR1 запишем выражение, связывающее Uвх, U и UR1:
Uвх = U + UR1 = U + IR1R1.(10.34)
Последнее с учетом (10.28) примет вид:
Uвх = IR1R1.(10.35)
Отсуда получим и, подставляя его в (10.33), запишем:
Uвых = R2 + Uвх = Uвх(),(10.36)
откуда коэффициент усиления:
.(10.37)
В свою очередь значение резистора R3 рассчитывается по формуле:
.(10.38)
Задаваясь значением резистора R1 и из формулы (10.38), получим выражение для расчёта R2 по известному значению коэффициента усиления Ku:
. (10.39)
Рассчитываем требуемое значение коэффициента