ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В системах автоматического управления, контроля и регулирования, а также в системах автоматизации научных исследований значительная часть необходимой информации поступает в аналоговой форме и имеется необходимость ее обработки цифровыми методами.
Обработка аналоговых сигналов цифровыми методами аппаратно поддерживается устройствами аналогоцифрового преобразования. Наиболее широко применяются в технике датчики с выходными сигналами в виде постоянных напряжений и соответствующие аналогоцифровые преобразователи постоянных напряжений в двоичный код.
В то же время перспективным является использование частотных датчиков физических величин, благодаря ряду преимуществ их выходных частотных сигналов помехоустойчивости, простоте и высокой точности преобразования частоты в код 1,4,5,,,.
Этим объясняется постоянный интерес к разработке частотных датчиков физических величин. В настоящее время частотные датчики используются для преобразования широкого спектра различных физических величин давлений линейных и угловых перемещений расходов механических усилий и деформаций толщины и уровней температуры удельных сопротивлений и проводимостей материалов вибраций скоростей вращения и ускорений и других 1,3,,,, ,,,.
Широкая область применения частотных датчиков объясняется их следующими достоинствами
малыми относительными погрешностями
высоким быстродействием
высокой помехоустойчивостью выходных частотных сигналов
простотой преобразования частотных сигналов в двоичный код.
В современных системах автоматического управления, регулирования, контроля информация поступает одновременно от большого числа датчиков
ВВЕДЕНИЕ
различных физических величин. В этом случае сбор и преобразование информации выполняются с помощью модулей ввода данных в ЭВМ. К модулям ввода данных в ЭВМ предъявляются высокие требования по точности, быстродействию, помехозащищенности, универсальности, экономичности, малым габаритам и др ,,,,.
В диссертации исследуется проблема создания универсальных широкодиапазонных модулей ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ. Принципы построения и отдельные структуры подобных модулей ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ описаны в 6,7,,,,,,.
В рассмотрен модуль ввода данных в ЭВМ, содержащий коммутатор п частотных сигналов, п параллельно работающих преобразователей частота код, коммутатор результатов их преобразований, блок интерфейса и логического управления, буфер хранения результатов преобразований. Предлагаемый в метод преобразования обеспечивает невысокое быстродействие, ограниченное временем преобразования сигнала наименьшей частоты. Верхний предел рабочего диапазона преобразуемых частот тах принципиально ограничивается сверху числом входов п и максимальной частотой коммутации кт тахкп2п. Так, например, приь,1Мгц и п8 получаемтахЬ2Ги,.
В рассмотрен модуль ввода, содержащий микроЭВМ с программным таймером и параллельным портом ввода 8и частотных сигналов, 8 формирователей прямоугольных импульсов длительностью, равной периоду входного сигнала. В модуле выполняются параллельные прямые преобразования частот импульсов. В рабочем диапазоне 0Гц частоты сигналов преобразуются в двоичный код с максимальной относительной погрешностью 0,1 за время, равное мс. Недостатками модуля являются невысокое быстродействие и узкий диапазон преобразуемых в двоичный код частот.
Предложенный в модуль ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ включает шесть идентичных параллельно работающих преобразователей частотакод, блок селекции адресов и дешифрации команд, схему арбитража запросов на обслуживание и маскировки прерываний ЭВМ. На высоких частотах используется прямой метод преобразования частоты, на низких частотах косвенный метод
ВВЕДЕНИЕ
преобразования в двоичный код периода импульсов. Рабочий диапазон преобразований составляет 0, Гц 1 МГц, относительная погрешность не превышает 0,. Однако, время преобразования достаточно велико на частотах свыше 1кГц оно составляет 2с.
Рассмотренным модулям ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ присущи следующие существенные недостатки ограниченный диапазон
преобразуемых частот и или невысокое быстродействие и или низкая точность и или невысокая помехоустойчивость преобразования частоты импульсного сигнала в двоичный код.
В диссертации предлагается решение этой проблемы. Проводятся исследования путей построения универсальных широкодиапазонных иомехозащищенных высокоточных многоканальных модулей ввода в ЭВМ частотных импульсных сигналов, снимаемых с выходов частотных датчиков различных физических величин. Разработка подобных модулей ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ позволит сократить номенклатуру, снизить стоимость разработки и изготовления модулей ввода данных, время решения научнотехнических задач, сократить время обработки и передачи в ЭВМ информации, снимаемой с выходов частотных датчиков, повысить точность преобразования.
Для дальнейшего исследования в диссертации выбраны наиболее перспективные методы многосигнальных преобразований частота код. Показано, что необходимые широкий рабочий диапазон, точность, быстродействие модулей ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ обеспечивают следующие методы преобразования метод параллельных преобразований, метод зависимого счета и метод адаптивных преобразований. В диссертации разрабатываются и исследуются структурные схемы универсальных широкодиапазонных модулей ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ, в которых используются некоторые из этих методов. Исследуются точность, быстродействие, ограничения на достижимый рабочий диапазон широкодиапазонных модулей ввода частотных импульсных сигналов в ЭВМ.
Актуальность
- Київ+380960830922