Структура микропроцессорных средств измерений

В микропроцессорных средствах измерений (рис. 1.11) сигнал с дат­чика через блок аналоговой обработки подключатся к входу аналого-цифро­вого преобразователя (АЦП). Далее оцифрованный сигнал с выхода АЦП по­сту­пает на микропроцессорное устройство – контроллер, в котором происхо­дит его цифровая обработка и выделение информации об измеряемой физи­ческой величине. Использование микропроцессоров позволяет программно управлять параметрами аналоговой обработки сигнала и режимами работы датчиков

Измеренное значение физической ве­личине, информация о режимах ра­боты прибора отображается на встроенном светодиодном или жидкокристал­лическом дисплее, а с помощью клавиатуры выбирается программа обра­ботки измерительной информации. вводятся необходимые константы. Связь с внешними устройствами осущест­вляется через последовательный или па­раллельный порт по одному из стан­дартных протоколов. Многие измери­тельные приборы наряду с цифровым вводом/выводом имеют дополнитель­ный аналоговый выход в виде унифицированного сигнала 4-20мА. Управ­ление микропроцессорным прибором осуществляется программно, через сеть, к которой он подключен, либо с встроенной клавиатуры. Все про­граммы обработки сигналов, необходимые калибровочные постоянные и таблицы находятся в памяти микроконтроллера.

Обязательным элементом всех микропроцессорных приборов является блок аналоговой обработки измерительной информации, т.е. электронные схемы, которые выполняют предварительную обработку сигнала датчика. К числу обязательных функций, которые реализуются практически в каждом микропроцессорном приборе, относятся:

· Согласование уровня сигналов датчика и АЦП;

· Согласование внутреннего сопротивления датчика с входным сопротив­лением АЦП;

· Предварительная частотная фильтрация сигнала для снижение уровня шумов и по­мех;

· Защита АЦП и микропроцессора от перенапряжений, кото­рые могут возникать в линиях связи или самом датчике.

Конструктивно аналоговая электронная схема может быть интегриро­вана с АЦП и микроконтроллером. При этом для за­щиты АЦП часто используют оптиче­скую развязку, т.е. передачу сигнала че­рез интегральную оптопару свето­диод-фотодиод. Степень интеграции элементов измерительного при­бора мо­жет быть очень велика, вплоть до размещения всех его элементов – датчика, аналоговой электроники, АЦП и микропроцессора на одном полу­проводни­ковом кристалле.

Микропроцессорный контроллер измерительного прибора может быть выполнен в виде единственного элемента – однокристальной ЭВМ (микро­контроллера), набора микросхем (микропроцессор, АЦП, оперативная и по­стоянная память, порты ввода/вывода и другие элементы), одноплатного компьютера в стандартах EBS, MicroPC, PC/104 и других.

Дата добавления: 2015-03-31