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 :

  1. вид контролируемых параметров, например, расход газа, давление газа, температура;
  2. 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:

  1. диапазон измеряемых давлений P, кПа: 0…700;
  2. диапазон выходного напряжения Uвых max, В: 0…40;
  3. коэффициент преобразования Uвых/P, мВ/kПа 0,057;
  4. 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:

  1. диапазон рабочих температур, С: -40…+100;
  2. абсолютная погрешность в рабочем диапазоне температур, С - 3;
  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