Проектирование автоматической системы контроля

5.1 Выбор измерительного преобразователя.

В настоящее время существует множество разнообразных по принципу действия и по назначению измерительных преобразователей различных физических величин. С развитием науки и техники ИП совершенствуются, возникают новые виды ИП.

Одним из классификационных признаков измерительных преобразователей является вид входной и выходной величин.
Для конструкторов и технологов целесообразнее классифицировать измерительные преобразователи по принципу их действия.
В качестве классификационных признаков можно принять также вид физического процесса, который определяется назначением преобразователя, структурную схему ИП или его место в структурной схеме средства измерений, энергетические свойства выходного параметра и т. п. Использовав те или иные классификационные признаки, можно привести ряд классификаций, каждая из которых по своему отражает основные свойства преобразователей и имеет свои как положительные стороны, так и недостатки.
В зависимости от места ИП в структурной схеме средства измерения различают первичные, которые являются первыми в цепи последовательно соединенных преобразователей, и промежуточные, занимающие в измерительной цепи место после первичного.

Таким образом, наиболее распространенные в измерительной технике преобразователи с их физическими закономерностями, положенными в основу принципа действия являются резистивные преобразователи.

Резистивными называют преобразователи, в которых переносчиком измерительной информации является электрическое сопротивление. Резистивные преобразователи составляют две большие группы: электрические и механоэлектрические.

В основу принципа преобразования электрических резистивных преобразователей (шунтов, добавочных резисторов, резистивных делителей и т. п.) положена зависимость между напряжением, током и электрическим сопротивлением, определяемая законом Ома, и зависимость электрического сопротивления проводника от его длины, удельного сопротивления. Принцип работы механоэлектрических резистивных преобразователей (например, реостатных) основан на изменении электрического сопротивления под действием входной преобразуемой механической величины.

Рис 2. Схема резистивного измерительного преобразователя

В рамках данного курсового проекта для проектирования первичного преобразователя мы выбираем из множества различных видов - резистивный преобразователь.

5.2 Выбор АЦП и типовой схемы включения.

Принцип работы АЦП:

На входе блока АЦП – аналоговый сигнал, на выходе – цифровой. Через делитель напряжений, построенных на резисторах и , с коэффициентом деления 0,5, измеряемое напряжение подается на вход АЦП. К входу 8 подводится «+» источника питания. Контакт 4 соединен с землей или с «-» источника питания. На входы 1 и 3 подаются образцовые напряжения, на 1 – «+», на 3 – «-». Вход 7 – для подачи тактовых импульсов от управляющего компьютера. Вход 5 – инверсный, управляющий записью результата преобразования аналоговой формы в цифровую, в выходной размер данных. 6 – цифровой выход АЦП. Диоды и защищают вход АЦП от подачи напряжения обратной полярности. Конденсаторы и сглаживают пульсации питающего напряжения и гасят высокочастотные помехи. Мостик на основе стабилитрона и образуют источник образцового напряжения. Цепи на основе стабилитрона , и , обеспечивают согласование логических уровней сигналов АЦП и управляющего компьютера.

Первоначально, в выходной регистр данных записано число равное 0 в двоичной форме. Допустим на вход АЦП был подан сигнал. От компьютера на вход 5 первоначально подавалась логическая единица. После запуска цикла преобразования на вход 5 подается логический 0. После этого происходит преобразование величины поданной на аналоговый код в цифровую форму. В регистр данных записывается результат предыдущего преобразования. От ПК на выход 7 подается последовательность тактовых импульсов от 8 до 12 штук. Когда подаются тактовые импульсы, с каждым импульсом на вход компьютера передается один двоичный разряд из АЦП через выход 6. После этого цикл повторяется, т.е. на 5 подается высокий уровень, преобразование аналогового сигнала в цифровой и т. д. Выход является последним портом.

5.3 Выбор вторичного преобразователя.

Усилитель построен на базе . Имеет два каскада, второй каскад имеет встройную регулировку коэффициента усиления, которая осуществляется переключением переключателя , включающего в цепь обратной связи выходного каскада добавочные резисторы . На входе первичного каскада установлен делитель напряжения из резисторов и , предназначенный для грубой установки смещения 0. Для плавной установки служит . Для плавной регулировки усиления - . Назначение - фильтрация и сглаживание помех и колебаний питающей цепи. Имеются 2 входа, один для подачи переменного напряжения , второй – обратного . Для вывода усиленного сигнала и подачи его на АЦП служит разъем .

5.4 Выбор интерфейса ПК и узла сопряжения

С тех пор как появились специальные порты для мыши, у компьютера довольно часто остается свободным по меньшей мере один последовательный порт; между тем параллельный порт практически всегда занят принтером, очень полезным в виртуальном измерительном комплексе для вывода графиков и числовых результатов. Еще одним преимуществом последовательного порта является более высокая нагрузочная способность, по сравнению с большинством параллельных портов. Она позволяет отчасти разрешить проблему питания не всегда экономичных схем интерфейсов.

Принципиальная схема, приведенная на рисунке построена на основе схемы промышленных АЦП. В частности, применен аналогичный входной каскад с делителем напряжения. При использовании тех же номиналов резисторов можно обеспечить автоматическую совместимость этого устройства со всеми приставками (устройствами нормирования сигналов, датчиками и т.п.). И наоборот, совершенно очевидно, что с данным устройством нельзя использовать программы, предназначенные для ADC 10 и ADC 12, можно применять только те программы, которые написаны именно для нег
о.

Надо учитывать, что входное сопротивление микросхемы АЦП последовательного приближения имеет, по крайней мере, во время выполнения преобразования, почти только емкостный характер. При напряжении питания 5 В ток утечки в пределах 1мкА соответствует активной составляющей сопротивления обычного осциллографа. Емкостная составляющая может достигать 30 пФ у микросхемы TLC 1549 и 100ПФ у LTC 1292. Это опять же не сильно отличается от того, что свойственно входу классического осциллографа, но случай, который нас интересует, совершенно особый.

Входная емкость образована элементами устройства выборки-хранения, и она постоянно изменяется. Согласно рисунку интегрирующий фильтр, образуемый этой емкостью С и всяким сопротивлением R, включенным последовательно с входом, определяет время нарастания сигнала, пропорциональное произведению RC.

Если частота дискретизации слишком велика относительно частоты среза интегрирующего фильтра, то преобразование начнется в тот момент, когда эквивалентный конденсатор емкостью С будет заряжен еще не полностью, и, следовательно, результат измерения будет неверным.

Для подключения периферийных устройств ПК снабжен удобным интерфейсом: USB, COM (коммутационный последовательный порт), LPT (расширенный принтерный порт), PCI (интерфейсы подключения).

Выбор интерфейса зависит от выбранного АЦП. В нашем случае используется АЦП с последовательным интерфейсом, который можно подключить и к COM, LPT и к PCI.

Для выполнения данного курсового проекта мы выбираем коммутационный последовательный порт COM. Преимуществами этого порта в нашем случае является простота, удобство и легкость в использовании с Windows. Шину USB в пределах курсового проекта использовать нецелесообразно и нерационально, поэтому свой окончательный выбор мы останавливаем на коммутационном последовательном порте COM.

Список использованных источников и литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова.-М.:Машиностроение-1,2001 г.912с.

2. Альбом контрольно-измерительных приспособлений. Ю.С. Степанов, Б.И. Афонасьев, А.Г. Схиртладзе.-М.:Машиностроение, 1998 г.

3. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. Пер. с фр./ П. Гелль.-М.: «ДМК», 1999-144с.

4. Обработка металлов резанием: Справочник технолога. А.А. Панов, В.в. Аникин.-М.: -Машиностроение, 2004.-784с.

Дата добавления: 2015-08-31