Реферат: Кодоимпульсные ТИС

Телеизмерение

Из трех основных телемеханическихфункций (телеуправление, теле-сигналйзация и телеизмерение) телеизмерение (ТИ)является наиболее сложным, что обусловлено требованием передачи информации сбольшой точностью. Разнообразие телеизмерений велико. Однако в последние годынаблюдается тенденция в сторону преимущественного применения кодо-импульсныхТИ, что выявляется при анализе современных систем телеме­ханики (см. гл.15 и16).Вследствие этого уменьшается использование систем ТИ, основанных на другихпринципах; так, перестали применять системы интенсивности. В то же времяпоявились новые адаптивные теле­измерения.

Основные понятия

Телеизмерение—получение информации о значениях измеряемых параметровконтролируемых или управляемых объектов методами и сред­ствами телемеханики(ГОСТ26.005—82). В том же ГОСТе даютсяопре­деления таких понятий.

Телеизмерение по вызову—телеизмерениепо команде, посылаемой с пункта управления на контролируемый пункт и вызывающейподключение на контролируемом пункте передающих устройств, а на пунктеуправления—соответствующих приемныхустройств.

Телеизмерение по вызову позволяет использовать одну линиюсвязи (канал телеизмерения) для поочередного наблюдения за многими объек­тамителеизмерения. Диспетчер с помощью отдельной системы телеуп­равления можетподключать к каналу телеизмерения желаемый объект телеизмерения. На пунктеуправления показания можно наблюдать на общем выходном приборе. Если показанияимеют различные шкалы, то измеряемые величины подключаются к разным приборам.При телеизмере­нии по вызову можно применять автоматический опрос объектов теле­измеренияциклически по заданной программе.

Телеизмерение по выбору—телеизмерениепутем подклю­чения к устройствам пункта управления соответствующих приемныхприборов при постоянно подключенных передающих устройствах на контролируемыхпунктах.

Телеизмерение текущих значений (ТИТ)— получение информации о значении измеряемого параметра в моментопроса устрой­ством телемеханики.

Телеизмерение интегральных  значений (ТИИ)— получение информации об интегральныхзначениях измеряемых величин, проинтегрированных по заданному параметру,например времени, в месте передачи.

Последниедва определения даются в ГОСТ26.205—83.

Телеизмерения имеют особенности,отличающие их от обычных электрических измерений, которые не могут бытьприменены для измере­ния на расстоянии вследствие возникновения погрешностейиз-за измене­ния сопротивления линии связи при измерении параметров окружающейсреды— температуры и влажности. Дажеесли бы указанные погреш ности находились в допустимых пределах, передачабольшого числа показаний потребовала бы большого числа проводов. Кроме того, внеко­торых случаях (передача измерения с подвижных объектов—самолетов, ракет и др.) обычные методыизмерения принципиально не могут быть использованы. Методы телеизмеренияпозволяют уменьшить погрешность при.передаче измеряемых величин на большиерасстояния, а также много­кратно использовать линию связи.

Сущность телеизмерения заключается в том, что измеряемаявели­чина, предварительно Преобразованная в ток или напряжение, дополните­льнопреобразуется в сигнал, который затем передается по линий связи. Таким-образом,передается не сама измеряемая величина, а эквивалент­ный ей сигнал, параметрыкоторого выбирают так, чтобы искажения при передаче были минимальными.Структурная схема.телеизмерения приве­дена на рис.13.1. Измеряемая величина х(например, давление газа) преобразуется с помощью датчика (первичногопреобразователя)/ в электрическуювеличинуz (ток, напряжение, сопротивление,индуктив­ность или емкость). Далеепроисходит вторичное, телемеханическое преоб­разование: электрическая величинав передатчике2 преобразуется в сиг­нал С|, который передается в линиюсвязи. На приемной стороне (в прием­нике3) снова производится преобразованиепринятого сигнала Сч (он можетнесколько отличаться от переданного сигналаCi за счет воздейст­вия помех в линии связи) в значение тока илинапряжения, которое экви­валентно измеряемой величине и воспроизводит ее навыходном приборе ВП. Совокупностьтехнических средств, необходимых для осуществления телеизмерений (рис.13.1), включая датчик/ и показывающий прибор4, называют телеизмерительнойсистемой (СТИ).

Характеристики системтелеизмерения и предъявляемые к ним требо­вания.Главное требование, предъявляемое кСТИ, заключается в том, что она должна обеспечить заданную точностьтелеизмерения. Поэтому основной характеристикой СТИ является точность. Точностьхарактери­зуется статической погрешностью, или просто погрешностью.

Погрешность—степень приближения показанийприемного прибора к действительному значению измеряемой величины. Погрешностьтелеизме­рения определяют как максимальную разность между показаниями выход­ногоприбора на приемной стороне и действительным значением телеизме-ряемой величины,определяемым по показаниям образцового прибора.

Согласно ГОСТ26.205—83, классы точности каналов телеизмерения должны бытьустановлены для устройств и комплексов при цифровом и аналоговомвоспроизведении измеряемых параметров из следующего ряда:0,15; 0.25; 0,4; 6,6; 1,0; 1,5; 2,5.

Абсолютная ос новная погрешность канала теле­измеренияустройства (комплекса)— наибольшаяразность выходной величины, приведенной к входной в соответствии сградуировочной харак­теристикой, и входной величины:

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D

=у-х,                                               (13.1)где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D — абсолютнаяпогрешность. Значения величин у н х ясны из рис.13.1.

Относительная погрешность6' —отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемойвеличины, выра­женное в процентах.

Приведенная погрешность6—отношениеабсолютной погрешности к величине диапазона шкалы измерений (Хтаи~Хп, щ):

6=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

/(Xmax — Xmin).                                        (13.2)

Абсолютнаядoполнительнаяпогрешность канала телеизмерения устройства—наибольшая разность значений входной (выходной) величины при нормальныхусловиях и при воздействии влияющего фактора (ГОСТ26.205—83).

Дополнительные погрешности вызываются различными отклонениямиот нормальных условий работы, например изменением температуры окру­жающейсреды, изменением напряжения питания за допустимые пределы, появлением помех,внешних магнитных полей и т. п.

Согласно ГОСТ26.205—83,допускается отклонение напряжения пита­ния от плюс10 до минус15% (классустройств АСЗ) и от плюс15 до минус20 % (класс устройств АС4) от номинальныхпараметров пита­ния. Номинальные параметры питания устройств от электрическихсетей переменного тока частотой50 Гцдолжны быть следующие: напряжение однофазной сети— 220 В; напряжение трехфазной сети— 220/380 В. Допускается отклонение частоты50 Гц от плюс2 до минус2 % (класс 3)и от плюс5 до минус5 % (класс4).Устройства (кроме телеизмеритель­ных устройств систем интенсивности) должнывыполнять заданные функ­ции при отклонении уровня сигнала на входе приемногоустройства на плюс50 и минус50 % от номинального значения входногосигнала.

Телеизмеряемые величины должны воспроизводиться аналоговым илицифровым способом на указывающих или регистрирующих приборах в абсолютныхзначениях измеряемых величин. Это значит, что если передаваемая величинавыражается в тоннах, то, несмотря на все промежуточ­ные преобразования этойвеличины, неизбежные при передаче, прибор на приемной стороне должен бытьотградуирован в тоннах. Лишь в особых случаях допускается воспроизведениетелеизмерений в процентах.

Суммирование измеряемых величин. Необходимость суммирования возникаетпри наличии многих источников одной и той же информации на приемной стороне. Вэтом случае суммирование осуще­ствляют на передающей стороне. При сильно рассредоточенныхобъектах и большом числе контролируемых пунктов суммирование телеизмеряемыхвеличин осуществляют на приемной стороне.

Суммируются вспомогательные величины у, в которые преобразуются измеряемые величины х. Поэтому существуют методы суммирования (сло­жения) токов,напряжений, импульсов, магнитных потоков, вращающих моментов, угловых илинейных перемещений, параметров электрических цепей (сопротивлений, емкостей,индуктивностей).Условия суммирования записывают в виде

                                                                 (13.3.)

<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">S

yi = K <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Sxi.

Классификациясистем телеизмерения.

Наиболее распространена классификация по параметру, т.е. методам, с помощью которых передается значение из­меряемой величины (рис.13.2). При такой классификации системы телеиз­меренияделятся на импульсные и частотные. Общей для этих групп являет­сячастотно-импульсная система.

Все эти системы могут быть одноканальными, когда по однойлинии связи передается только одно измерение, и многоканальными, когда по од­нойлинии связи передается много измерений (классификация по числу измеряемыхвеличин). Многоканальность достигается теми же методами, что и втелеуправлении, т. е. с помощью частотного и временного способов разделениясигналов. Многоканальная система позволяет вести наблюде­ния за показаниямимногих измеряемых величин одновременно в отличие от систем, использующихтелеизмерение по вызову, в которых наблюдение показаний различных объектовтелеизмерения происходит поочередно.

По методам воспроизведения измеряемой величины системытелеизме­рения подразделяют на аналоговые и цифровые.

В аналоговых системах используются непрерывные (аналоговые)сиг­налы. Параметр аналогового сигнала является однозначной непрерывнойфункцией измеряемой величины. К аналоговым относятся сигналы, моду­лированные спомощью непрерывных модуляций и таких импульсных модуляций, как широтная,фазовая и частотная. В аналоговых системах может применяться квантование повремени, но отсутствует квантование по уровню.

В аналоговых системах воспроизведение сигнала осуществляется ваналоговой форме, т. е. в виде электрической величины (тока или напря­жения),которая измеряется обычным электроизмерительным прибором.

В цифровых системах используются дискретные, квантованные по уровню сигналы, как правило,кодовые комбинации, представляющие со­бой определенное значение измеряемойвеличины. Такими системами являются кодоимпульсные системы телеизмерения.Системы с цифровым отсчетом измеряемой величины получают все большеераспространение из-за точности показаний и удобства считывания.

Системы телеизмерения можно классифицировать также повиду про­граммы, по которой они работают. Подавляющее большинство СТИ рабо­таютпо жесткой программе, по которой передаются все измеряемые сооб­щения независимоот того, несут ли они информацию получателю или являются избыточными, непредставляющими ценности, загромождаю­щими канал связи и средства, по заранеезаданной программе и в какой-то мере изменяющие ее по команде. Начали выпускатьадаптивные телеизме­рительные системы, автоматически изменяющие программуработы в зависимости от изменения, характеристик передаваемых сигналов и внеш­нихусловий.

Кроме указанных на рис.13.2систем ТИ существуют также системы интенсивности, на которые были даны ссылки вГОСТ. В системах интен­сивности измеряемая величина после преобразования ее вток или напря­жение в дальнейшем, как указывалось на рис.13.1, в сигнал не преобра­зуется.Преобразователь измеряемой величины в ток или напряжение включеннепосредственно в линию, а на приемной стороне к этой же линии подключаетсяприбор, измеряющий ток или напряжение.

Погрешность телеизмерения систем интенсивности вследствиеизмере­ния сопротивления линии связи в пределах2—3%. Дальность передачи на воздушных линиях связи ввиду большого инепостоянного значения (в зависимости от метеорологических условий)проводимости изоляции (утечки) не превышает10км. При использовании кабельных линий связи, в которых утечка практическиотсутствует, дальность передачи достигает 25км.

Указанные недостатки сузили сферу применения этих устройств,И их производство прекращается.

Кодоимпульсные (цифровые)системы

В кодоимпульсных системах (КИС) измеряемая величинапередается в виде определенной комбинации импульсов (кода). Предварительно онаквантуется по уровню и по времени. Далее осуществляется кодоимпульс-наямодуляция (КИМ).

Кодоимпульсные системы имеют ряд преимуществ по сравнению сдругими системами телеизмерения. Главными из них являются:

1)большая помехоустойчивость и, как следствие этого, возмож­ностьпередачи телеизмерения на большие расстояния, особенно при ис-  , пользованиипомехозащищенных кодов;

2)большая точность телеизмерения. Погрешность в кодоимпульсныхсистемах возникает при преобразовании измеряемой величины в код. Точ­ностьпреобразователей, преобразующих измеряемые величины в код, мо­жет быть меньше0,1 %, т. е. выше точности преобразователейдругих теле­измерительных систем, которая лежит в пределах0,5—1,5 %;

3)лучшее использование канала связи в случае примененияспециаль­ных кодов, статистически согласованных с передаваемыми сообщениями;

4)получение информациив цифровой форме, что позволяет:

а) без сложных преобразований вводить информацию в цифровыевычислительные машины и устройства обработки данных;

б) осуществлять цифровую индикацию показаний,обеспечивающую меньшую погрешность при считывании и простоту цифровойрегистрации данных.

Однако кодоимпульсные системызначительно сложнее других устройств ТИ. Поэтому их целесообразно использоватьтолько в много­канальном исполнении.

Преобразование измеряемой величины в код

Преобразование непрерывной аналоговойвеличины в цифровой экви­валент— код— осуществляется с помощью аналого-цифровыхпреобра­зователей (АЦП). Как и впредыдущих импульсных устройствах ТИ, изме­ряемая величина может бытьпредставлена в виде механического переме­щения (углового или линейного) либо ввиде электрической величины.

Преобразованиеперемещений в код.  В основупреобразователей этого типа[5] положеныдва метода: метод пространственного кодирования и метод последовательногосчета. При методе пространственного кодиро­вания кодирующее устройствопредставляет собой маску, воспроизводя­щую требуемый код. Маска перемещаетсявместе с контролируемым объектом относительно считывающего устройства вращательноили поступательно. Выполнение маски и процесс считывания с нее показаний былирассмотрены в гл.3. При методепоследовательного счета подсчитывается число элементарных линейных перемещений,кото­рое затем представляется в виде кода. Схема преобразователя перемеще­ния вкоде различением знака в зависимости от направления перемещения представлена нарис.13.10. Два источника света падают нафотоэлементы Л и5 (рис.13.10, а). Контролируемый механизм в виделинейки с темными и светлыми участками, пропускающими свет, может передвигатьсявлево и вправо.

Преобразованиеэлектрических величин в код.Преобразование с про­межуточным.параметром [5]. В этих устройствах измеряемая электриче­ская величина(обычно напряжение, хотя могут преобразовываться также ток и сопротивление)преобразуется во вспомогательный параметр (вре­менной интервал, частоту илифазу), преобразуемый, в свою очередь, вчи­сло импульсов, которое далее кодируется. Кодирование происходит по следующимсхемам.

Напряжение—временной   интервал— число—код. Кодирование по такой схемепоказано на рис.13.11, а. Для преобразова­ния измеряемойвеличиныUxсначала в длительность импульса(времен­ной интервал) может быть использован любой из рассмотренныхвремя-импульсных преобразователей (ВИП). Элемент И открывается на время длительности импульса, снимаемого с ВИП. За это время с генераторастабильной частоты ГИ пройдет насчетчик тем больше импульсов, чем больше длительность импульса с ВИП. Сосчитанное число импульсов в ви­дедвоичного кода снимается с выхода счетчика СГ2.

Точность преобразования зависит от совпадения фронтовимпульса с ВИП длительностью Т симпульсами, поступающими от ГИ. Нарис. 13.11,6 показано, что передний фронтимпульса Т совпал с передним фронтомимпульсов с ГИ. На счетчик с Г И прошло пять импульсов. Однако еслиимпульс Г поступает на элемент И, какпоказано на рис.13.11, в, то на счетчик с ГИ поступят только четыре импульса вместо пяти, т. е. возникнетотрицательная погрешность.

Совпадение передних фронтов им­пульсовГит можно синхронизиро­вать, но сделать так, чтобы длитель­ность Т всегда была равна определен­ному числупериодов<, невозможно. Поэтому ошибкапреобразования, обу­словленная округлением измеряемой аналоговой величины,будет всегда. Ее можно уменьшить, увеличив часто­ту следования импульсов с ГИ.

В этом преобразователе возникают такжедополнительные ошибки за счет нестабильности ГИ и ВИП и нелиней­ностихарактеристик преобразования ВИП.Последняя ошибка наиболее су­щественная; ее значение лежит в пре­делах погрешностипреобразования.

<img src="/cache/referats/14485/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

Напряжение—фаза— временнойинтервал—чис­ло— код. Кодирование поданной схеме представлено на рис.13.12, а. Измеряемое напряжение поступает нафазосдвигающее устройство ФСУ, пи­таемоеот источника переменного тока с частотой/.В зависимости от значе-• нияUaизменяется фазовый угол меж­дунапряжениями е и еч на выходе ФСУ. Этот угол соответствует времен­ному интервалуt=^/(2nf)измерите­ля фазового угла ИФ (рис.13.12,6). Последний представляет собой /?5-триг-гер с инверснымивходами, меняющий

состояние0на1 в момент перехода напряжения е через нуль и1 на0при переходе черезнуль напряжения еч, как показано нарис.13.12, б. Таким образом, на выходевозникает импульс длительностью/,который затем подается на ключ, и дальше все происходит, как и в предыдущемпреобра­зователе (см. рис.13.11).

К погрешностям, имеющимся в схеме рис.13.11, в преобразователе по схеме рис.13.12 добавляется погрешность отнестабильности характе­ристики фазосдвигающего устройства и точности измерителяфазовогоугла, фиксирующего момент прохождения напряжения через нуль.

Рис.13.12. Преобразователь изме­ряемого напряжения в код с про­межуточнымпреобразованием вход­ной величины в фазу переменного напряжения:

а— функциональная схема; б—вре­менные диаграммы

Напряжение— частота— число—код. Кодирование по такой схеме показано на рис.13.13. Измеряемая величина и,в частотно-импульсном преобразователе ЧИП, представляющем собой генератор им­пульсов,модулируемых по частоте, преобразуется в последовательность импульсов счастотойf=p(u).Хронизирующее устройство Т на ранее заданный интервал времениtоткрывает элемент И, и импульсы с ЧИП поступают на счетчик СТ2.Больше или меньше пройдет импульсов на счетчик, зависит от их частоты. Погрешность преобразования зависит отнестабильности и нелинейно­сти характеристики f=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">j

(u)  частотно-импульсного преобразователя.

Непосредственное преобразованиенапряжения в код.Вэтих преобра­зователях образуемый в кодирующем устройстве код преобразуется внапряжение, которое сравнивается с измеряемым напряжением. При равенственапряжений образование кода прекращается и он подается на выход.

Преобразователь последовательного счета (рис. 13.14). Перед началом работы счетчик СТ2 сбрасывается на нуль (рис. 13.14, а). Показания счетчика преобразуются спомощью цифро-аналого-вого преобразователя ЦАПв напряжение, поступающее на схему сравне­ния СС. В начале преобразования, пока напряжение щ: с ЦАП меньше преобразуемого напряжения Чх, элемент Ио открыт исчетчик считает им­пульсы с генератора импульсов ГИ. Когда м»>й.с, схема сравнения СС за­крывает элемент Иои подает сигнал на элементы И—Ип для считывания двоичного кода сосчетчика. Количество импульсов, поступивших на счет­чик, пропорциональнопреобразуемому напряжениюUx.

На рис.13.14,6показано, как от каждого импульса, поступающего с ГИ, увеличивается преобразованное в ЦАП (этот преобразователь будетрассмотрен позже) напряжение:

Uk=UoN                                                     (13.5)

Чем больше число импульсов в данном интервале счетчика, темменьше значение<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">x

Uo=Uk-Ux(рис.13.14, б). Нестабильность частоты генератора импульсов не влияет наточность преобразования напряжения в код.

Преобразователь  по   методу   поразрядного кодирования (взвешивания). Онимеет более широкое применение

<img src="/cache/referats/14485/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис.13.14. Компенсационный кодирующийПреобразователь последовательного счета:

 б—временная диаграмма

<img src="/cache/referats/14485/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

Рис.13.15. Преобразователь по методу поразрядногокодирования:

а—функциональнаясхема; б—пример преобразования измеряемой величины в код;

в—код, снимаемый с триггеров

вследствие большей по сравнению сдругими преобразователями точности и высокого быстродействия.

В состав преобразователя, функциональная схема которогопредстав­лена на рис.13.15а, входят следующие узлы:распределитель, преобразователь кода в напряжение ЦАП (он состоит из цифровогорегистра на триггерахT1-T5, ключейK1—K5,декодирующей сети сопротивлений и источника эталонного напряжения) икомпаратор Кр, предназначенный длясравнения двух напряжений (входного сигнала ихи сигнала Еэт с вы­хода ЦАП) ивыработки выходного сигнала управления.

Импульсом первой ячейки распределителя триггерыустанавливаются в состояние, при котором с выходов триггеров Т1-T4 снимается0, а с выхода триггераTs—l.Этим сигналом переключается ключKs, черезкоторый подается эталонное напряжение Еэт на резисторRs,вследствие чего на компаратор поступает наибольшее напряжение£„, составляющее в нашем случае16 В. Эталонное Е'эт и преобразуемое и,напряжения сравниваются в компараторе: приy,>£'„ на выходе компаратора сигнал отсутствует, при^<£„— возникаетуравновешивающее напряжение С/у в виде импульса, который подается на выход и наэлементы И1—И5. Такая логика работы преобразователя объясняется тем, чтообразуемый код мо­жет сниматься непосредственно с тех 'же выходов триггеров, скоторых снимается и напряжение, подаваемое на ключи. Поэтому если, например,преобразуется код в напряжение Ux=15 В, то, очевидно, поскольку15<16, триггерTsдолжен быть переключен, чтобы с его выходов был снят0, а не1, соответствующаячислу16. Для этого на вход триггера скомпаратора должна быть подана логическая1.

Импульс с компаратора поступает на элементы И с некоторойзадерж­кой, так что он совпадает с импульсом распределителя. Поэтому  второй импульс с распределителя, совпадая по времени ссигналом управления с компаратора, пройдет через элемент И, перебросит триггер Тас1 на0и одновременно переключит триггер Т4отчего на выходе Q4возникает сигнал1. При этом эталонноенапряжение подается через ключ К.4 ипреобразуемое напряжениеUsбудет сравниваться с напряже­нием, поступающим через резистор R4 и равным8 В.

ЕслиUx>Eэт,то сигнал компаратора отсутствует,триггер T5 не пере­ключается, а распределитель в следующем такте изменяет состояниетриг­гера T4 и на входе компаратора окажется напряжение, равное 16+ +8=24 В.

Такая последовательность операций будет повторяться до техпор, пока преобразуемое напряжение и,не будет скомпенсировано эталонным напряжением с выхода ЦАП с точностью домладшего разряда. В конце цикла на триггерах будет зафиксирован двоичный код,цифровое значе­ние которого пропорционально и,.                :

Таким образом, выходной код можно снимать или последовательново времени в виде обратного двоичного кода с компаратора начиная со старшегоразряда, либо параллельно в виде прямого двоичного кода с триггеров. На рис.13.15, б представлен пример преобразованияизмеряе­мого напряжения и,=21В. Преобразование начинают со старшего раз­ряда (как ивзвешивание на весах, когда на чашу весов ставят гири начиная с наибольшей).

Сначала через резисторR5,ккомпаратору подключается напряжение 16 В и с выходаQsснимается сигнал/, так как с компаратора сигнал не поступает(16<21) и триггерFsне переключается. Импульс со второй ячейки распределителяпереключает триггер Г<, в результате логическая 1 с выходаQ4 открывает ключ/<4 и подсоединяет к компаратору добавоч­ное напряжение, равное8 В. Поскольку требуется уравновесить остав­шеесянапряжение21 — 16 ==5 В, а 8>5, скомпаратора будет снят им­пульс, открывающий элемент И4 с приходом импульса стретьей ячейки распределителя. Поэтому импульс с элемента И^ через сборку ИЛИ пере­ключит триггер таиQ4=0.На рис.13.15, в показано, чтосначала сни­мается1, затем0, потом опять1, так как после выключения ключа Кзэталонное напряжение4 В оказываетсяменьше оставшегося нескомпен­сированным напряжения5 В. Далее снова следует сигнал0(2>1) и, наконец, сигнал1.С выходовQs—Qiбудет снят код10101.

Основными источниками погрешностей преобразования являютсядекодирующая сетка сопротивлений, источник эталонного напряжения и ключи. Крометого, точность работы преобразователя определяется чув­ствительностью истабильностью компаратора.

Преобразование кодов в напряжение или ток

В качестве преобразующих устройств используютсяцифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), выполненные в виде декодирующих сетокиз резисторов. Для преобразования кодовой посылки в ток или напряжениенеобходим параллельный код. Поэтому перед преобразованием после­довательный кодзаписывается в регистр и в нужный момент со всех его ячеек снимаетсяпараллельный код. Сопротивления резисторов в деко­дирующей сетке выбирают так,чтобы выходное напряжение сетки было пропорционально декодируемому числу. Поспособу построения декоди­рующие' сетки подразделяют на последовательные ипараллельные, а по режиму работы— ссуммированием напряжений и токов.

Недостаток декодирующих сеток с последовательным соединениемразрядных.резисторов заключается в том, что при включении разного числарезисторов получаются различные значения выходного сопротивле­ния схемы, чтоуменьшает точность преобразования, если преобразова­тель работает не в режимехолостого кода, а нагружен на входное сопро­тивление последующего устройства.Этого недостатка лишены декодирую­щие сетки с параллельным включением разрядныхрезисторов типа R—2R и со взвешенными резисторами.

Масштабирование

Предположим, что необходимо передать и измерить двапеременных напряжения, изменяющихся в пределахUx1=0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¸

220B и Ux2=0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¸110 В. Оба эти напряжения поступают на датчикиД1 и Д2 (рис.13.19), имеющиеодинаковый выходной ток0—5 мА. Этозначит, что при поступлении напряжений на датчик Д1220В, а на датчик Д2—110В на выходах обоих датчиков будет один и тот же ток5 мА. Далее с помощью ключей К1и К2токи с датчиков поочередно поступают на аналого-цифровойпреобразова­тель АЦП, где онипреобразуются, например, в двоичный код, который

<img src="/cache/referats/14485/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

может передать27=128дискретных значений. Если на приемной стороне полученные коды требуетсяпредставить в виде цифрового отсчета (мето­ды такого отсчета рассмотрены в гл.14), то окажется, что и приемник Пр будет преобразовывать в цифры один итот же код (от0до127) и получит одни и те же абсолютныезначения измеряемых величин, что не соответ­ствует разным значениямпередаваемых напряжений. Во избежание такой ошибки на приеме каждый из кодовпри преобразовании его в цифры нуж­но умножить на масштабный коэффициент. Так,в нашем примере код, соответствующий напряжению их1,следуетумножить на коэффициент2, а код,соответствующий напряжению иx2,—накоэффициент1. Это умно­жениеосуществляют специальным масштабирующим устройством, обо­значенным на рис.13.19 черезXМ.

Таким образом, масштабирование— это умножение кодовой комбинации, выражающей измеряемую величину, накоэффициент при воспроизведении абсолютных значений измеряемой величины вцифрах.

Для цифрового воспроизведения в простейшем случае требуетсяполу­чить кодdo.Например, для воспроизведения показаний от0до100 нужны 20 ламп:10—для отображения единиц и10 — дляотображения десятков (есть, конечно, и более совершенные методы отображения, очем будет сказано в гл.14). Лампакаждого разряда должна зажигаться подачей на нее соответствующего потенциала.Выбор лампы осуществляется де­шифратором Дш,к которому ключом К1илиK2поочередно подключаются измеряемые величины (рис.13.19). Так же просто производится цифровое воспроизведение припередаче двоично-десятичным кодом.

'Для простоты реализации умножения на масштабный коэффициентстремятся применять возможно меньшее число коэффициентов. Так, умно­жениедвоично-десятичного и единично-десятичного кодов на коэффици­енты2 и5осуществляют с помощью сравнительно простых декадных дешифраторов параллельноготипа. Умножение на10 или на число, крат­ное10, производят простым переносом запятой.

Заметим, что масштабирование не требуется, если на приеме кодыпреобразуются ЦАП в аналоговые величины (ток или напряжение). Дей­ствительно,если придут дваодинаковых кода,то, хотя они и будут преоб­разованы в одинаковые токи и затем отклонят стрелкисвоих приборов на одинаковые углы, показания с приборов будут сняты разные, таккак шкалы каждого из них градуируют в разных значениях измеряемой величины.

Структура кодоимпульсныхсистем

На рис.13.20 приведена структурная схема многоканальной кодо-импульсной системытелеизмерения. Измеряемые аналоговые величины через управляемый распределителемкоммутатор поочередно поступают на АЦП, в котором преобразуются в последовательныйдвоичный код (если АЦП выдает параллельный код, то до кодера нужна установкасхемы, преобразующей параллельный код в последовательный). Вкодере двоичный код преобразуетсяв один из помехозащищенных кодов, который поступает в линейный блок ЛБ, где происходит формирование иусилениеимпульсов. Вслучае необходимости передача импульсов по линии связи может происходить счастотным наполнением, для чего после Л Бустанав­ливают модулятор и генератор частоты, а на К.П—демодулятор.

Приходящие на ПУ из линии связи, несколько искаженные из-за помех импульсы,               восстанавливаются в ЛБи поступают на декодер. Одновремен­но происходят синхронизация распределителейи синфазирование гене­раторов. После декодирования информационные символы могутпоступать на блоки цифрового или аналогового воспроизведения информации или наоба сразу, а также в ЭВМ. Каждая кодовая комбинация (КК), соответ­ствующаяопределенной измеряемой величине, записывается в индиви­дуальный регистр. Прицифровом воспроизведении КК предварительно проходит через блок масштабирования.Очередность записи КК в регист­ры исходит от распределителя.

Перед поступлением на стрелочныеприборы КК предварительно преобразуется в среднее значение тока в ЦАП. Прицифровом воспроизве­дении измеряе

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике