ИНТЕГРИРУЮЩЕГО АНАЛОГОВО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ типа 701А

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомиться с принципом действия и работой интегрирующего аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) типа 701А. Изучить правила пользования.

ЗАДАНИЕ: 1. При подготовке к лабораторной работе изучить принцип действия интегрирующего аналогово-цифрового преобразователя типа 701А.

2. Изучить устройство крейта КАМАК, программное обеспечение и принцип взаимодействия программной и аппаратной части. Усвоить порядок выполнения работы.

3. В ходе экспериментальной части работы произвести измерения напряжения постоянного тока и поверку АЦП.

4. Занести результаты измерений в таблицу и произвести их сравнение.

Интегрирующий аналогово-цифровой преобразователь предназначен для измерения сигналов в широком диапазоне измеряемых напряжений путем преобразования входного сигнала напряжения в цифровой сигнал.

Работа преобразователя основана на использовании принципа двойного интегрирования, обеспечивающего подавление периодических помех (особенно промышленной частоты 50 Гц), накладывающихся на преобразуемый сигнал, путем усреднения этих помех в период преобразования. Эти свойства обеспечивают возможность использования прибора в промышленных системах автоматики и измерений.

Преобразователь имеет схему, синхронизирующую время преобразования с периодом напряжения электросети, которая обеспечивает значительную независимость результата от изменений частоты электросети 50 Гц. Возможна также работа преобразователя с постоянным установленным периодом преобразования.

Гальваническая изоляция аналоговой части преобразователя от цифровой части обеспечивает полное предохранение измерительной системы от объективных воздействий и тем самым значительно расширяет пределы использования прибора.

2048 уровней - 11 разрядов, плюс 12-ый разряд знака.

2.7 Максимальная длительность преобразования: 40 мс.

2.8 Температурная нестабильность усиления: =< 25 ппм/^оС.

· возможность программного включения фильтра;

· возможность программной задержки запуска преобразования;

· возможность работы с корректировкой погрешности из-за изменений частоты электросети;

· блокировка результата при превышении предела.

2.10 Сигналы состояния X=1 если блок распознал и принял команду

· для F/8/ A/0/, если L=1, т.е. правильное преобразование закончено и L деблокируется F/26/ A/0/;

· для F/27/ A/1/, если правильное преобразование закончено (отсутствие превышения предела);

· для F/27/ A/2/, F/25/ A/0/, F/17/ A/0/, F/10/ A/0/, если преобразователь свободен и отсутствует превышение предела измерения, а также для остальных команд, перечисленных в табл. 3.

LAM=1 указывает, что преобразование закончено при условии, что сигнал L деблокирован F/26/ A/0/.

LAM=0, если преобразование запущено, или при выполнении команды чтения результата /S2/.

2.11 Сигнал общего управления Z /S2/ - устанавливает регистр результата на ноль, сбрасывает и блокирует сигнал L или LAM (Look at me), устанавливает управляющий регистр на минимальный предел, отключает фильтр и задержку.

2.12 Сигналы, управляющие работой преобразователя.

Запись в управляющий регистр данных, касающихся предела измерения, включения фильтра и задержки, осуществляется на шинах W1…W7, чтение - на шинах R1… R5.

Данные, касающиеся предела измерения, приведены в табл. 4.

В интегрирующем аналогово-цифровом преобразователе типа 701А можно выделить две части: аналоговую и цифровую (рис. 4).

Аналоговая часть изолирована от цифровой части схемы, взаимодействие между которыми осуществляется при помощи преобразователей и реле. Аналоговая часть питается от отдельного блока питания, установленного в закрытом экране. В аналоговой части преобразователя можно выделить следующие основные блоки (рис. 4):

· усилитель, характеризующийся низким коэффициентом шумов, высоким входным сопротивлением, симметричным входом, асимметричным выходом. Усилитель располагает возможностью цифрового выбора шести пределов измерения при помощи коммутации входа АЦП на соответствующий делитель;

· фильтр представляет собой активный фильтр нижних частот с положительной обратной связью. Фильтр может включаться или отключаться цифровым методом через реле;

· входной источник тока генерирует ток, пропорциональный входному напряжению. Источник потребляет ток в случае подачи на его вход положительного напряжения. Имеет высокое входное сопротивление;

· ключ обеспечивает подсоединение к входу интегратора входного источника тока, или источника опорного тока в такт сигнала со схемы управления аналоговой частью;

· опорные источники тока "+" и "-" выдают и потребляют постоянный ток, определенный опорным напряжением, получаемый в схеме со стабилизацией тока;

· интегратор интегрирует ток, подключенный на его вход. На выходе интегратора получают пилообразную характеристику, нарастающую или ниспадающую (в зависимости от полярности U _вх) в первый период интегрирования. Наклон пилообразной характеристики является пропорциональным входному напряжению. После отсоединения входа и подсоединения опорного источника тока с противоположной полярностью, начинается период второго интегрирования, т.е. спуска или нарастания пилообразной характеристики с постоянным наклоном, определенный опорным напряжением;

· детектор нуля обеспечивает на выходе изменение напряжения в момент превышения нулевого потенциала пилообразной характеристикой, полученной на выходе интегратора;

· схема управления аналоговой частью принимает сигнал запуска преобразования и устанавливает ключ в положение 1. В зависимости от полярности входного напряжения подключает соответствующий источник опорного тока "+" или "-" к входу интегратора. Принимает сигнал детектора нуля и посылает сигнал конца преобразования;

· аналоговый блок питания генерирует все напряжения, питающие аналоговую часть, а именно: +15 В, -15 В, +5 В из переменного напряжения электросети 220 В. Он генерирует также сигнал сравнения (50 Гц) для контрольной схемы частоты электросети. Блок питания установлен снаружи экранированной аналоговой части. Трансформатор вместе с выпрямителем установлен в отдельном корпусе и монтируется вне крейта.

В цифровой части преобразователя можно выделить следующие основные блоки (рис. 4):

· логика КАМАК дешифрирующая направляемые к блоку команды, генерирует сигнал отклика Q и X и соответствующие сигналы для логики преобразователя и для управляющего регистра;

· логика преобразователя обеспечивает генерирование соответствующих сигналов для всех схем преобразователя;

· управляющий регистр принимает данные, появляющиеся на шинах W1¸W7 и под действие команды F/17/ A/0/ устанавливает соответствующий предел, включает или отключает фильтр. Под действием команд F/17/ F/0/ устанавливает соответствующий предел;

· управление счетчиком схема принимает сигнал запуска и конца преобразования, а также, в зависимости от полярности преобразовываемого напряжения, направляет тактовые импульсы на один из двух выходов;

· счетчик насчитывает тактовые импульсы "вперед" и "назад" в зависимости от входа счетчика, к которому они подведены посредством схемы управления счетчиком. Генерирует результат счисления на шинах R1…R12 в случае непревышения предела и подачи соответствующей команды.

Основные временные характеристики, поясняющие принцип преобразования с двукратным интегрированием, приведены на рис. 5.

В момент направления к преобразователю команды запуска преобразования, логика КАМАК, а затем логика преобразователя генерируют сигнал запуска преобразования, который запускает счетчик и подсоединяет входное напряжение U _x к интегратору.

На выходе интегратора появляется линейно нарастающее напряжение U ₁ (U _a, рис. 5), которое в момент t ₁ достигает определенного уровня, пропорционального значению входного напряжения U _x. Момент t ₁ определяется счетчиком, который спустя Т ₁=20 мс сигнализирует переполнение (т.е. переход из состояния 11111111111 в состояние 00000000000).

Заканчивается первое интегрирование и, одновременно, отсоединяется (ключом) входное напряжение и подключается опорное напряжение U _o (с противоположной по отношению к U _x полярностью), а также, после перехода состояния счетчика через ноль, счисляются, или отчисляются (в зависимости от полярности) дальнейшие импульсы генератора тактовых импульсов.

В это время под действием опорного напряжения U _o обеспечивается на выходе интегратора линейный спад напряжения U ₂, которое в момент t ₂ достигает начального значения. Этот момент сигнализирует детектор нуля, который прерывает счисление тактовых импульсов и отсоединяет опорный источник от входа интегратора.

Результат преобразования, по коду - знак + двоичное дополнение, может выставиться на шинах R1…R12 по одной из команд чтения результата. В случае преобразования напряжения, превышающего предел преобразователя, вторая фаза преобразователя будет длиться более 20 мс, что вызовет посылку сигнала превышения предела от логики преобразователя, который блокирует чтение результата на шинах R и посылает ответ Q=0.

Такое же положение возникнет тогда, когда команда чтения поступит в течение преобразования.

При помощи команды F/8/ A/0/ /Q=LAM/, ожидая LAM, можно проверить отсутствие превышения предела.

Если результат больше нуля и меньше значения предела, устанавливается запрос LAM (если запрос деблокирован) после завершения преобразования.

В результате можно произвести обслуживание преобразователя, прочитывая содержимое регистра на шинах R1…R12 с учетом знака по коду двоичного дополнения.

Каждая команда запуска преобразования сигналом S2 устанавливает на ноль преобразователь перед циклом преобразования. Преобразователь имеет управляющий регистр, благодаря которому можно цифровым методом выдержать измерительный предел, включать или отключать фильтр или задержку запуска преобразования. Данные управления записываются в управляющий регистр по команде F/17/ A/0/ в момент поступления строба S1.

Сигнал WAIT блокирует запуск преобразования, а после его завершения запускается унивибратор задержки 200 мс (если включена задержка запуска преобразования). Эта задержка исключает зависимость работы преобразователя от помех, вызванных коммутированием каналов мультиплексора. Каждая запись предела, или состояния фильтра вызывает запуск стробом S1 унивибратора 3 мс, задерживающего запуск преобразования на время процесса переключения контакторных реле преобразователя. Состояние управляющего регистра можно прочитать с помощью команды F/1/ A/0/ на шинах R1…R5.

Сигнал Z S2 вызывает отключение задержки регистра, а также установку низшего измерительного предела. После завершения преобразования запускается унивибратор 3 мкс мертвого времени, который блокирует запуск следующего преобразования на время установления характеристик в петли установки интегратора на ноль. В случае незанятости преобразователя и получения команды F/2/ A/1/ унивибратор генерирует выходной сигнал SCAN длительностью 1 мкс, который обычно применяется для управления работой мультиплексоров.

Для исключения зависимости результата преобразования от изменения частоты электросети, от которой посредством аналогового блока питания питается аналоговая часть преобразователя, прибор снабжен контрольной схемой частоты электросети.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: