Ввод аналоговых сигналов в компьютер
Функциональные компоненты входного и выходного интерфейсов компьютера |показаны на рис. 6.1.
Сигнал, выработанный датчиком, должен быть отфильтрован от всех постороннею частот до того, как он будет обработан компьютером. В частности, необходимо устранить высокочастотный шум, который обычно наводится в кабеле при передаче сигнала. Отфильтрованные измерительные сигналы собираются в мультиплексоре. Это устройство, которое имеет несколько входов и один выход. Основное назначение мультиплексора – уменьшить общую стоимость системы за счет применения только одного устройства обработки (в данном случае – управляющего компьютера), которое обычно существенно дороже мультиплексора для всех входных сигналов. Преобразование аналогового сигнала в цифровой происходит в аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Схема выборки и хранения запоминает мгновенные значения входного сигнала в заранее установленные моменты времени и удерживает его постоянным на выходе в течение интервала дискретизации. Перед дальнейшей обработкой в компьютере значение сигнала измерительной информации необходимо дополнительно проверить, чтобы удостовериться в том, что оно приемлемо и имеет смысл в контексте физического процесса.
Рис. 6.1. Схема ввода/вывода в системе «процесс-управляющий компьютер».
Мультиплексоры
Во многих случаях различные элементы системы должны совместно использовать некоторые ограниченные ресурсы, например входной порт компьютера или длинный сигнальный кабель, по которому передается информация от нескольким датчиков. Мультиплексирование (multiplexing) позволяет компьютеру в любой момент времени выбирать, сигнал какого датчика необходимо считать. Иначе говоря, мультиплексор (multiplexer) можно рассматривать как переключатель (коммутатор), соединяющий компьютер в каждый момент времени только с одним датчиком (рис. 6.2). Мультиплексирование применяется не только в области измерений, но и играет, хотя и в другом смысле, важную роль в технике связи.
|
|
|
Рис. 6.2. Мультиплексирование и АЦ-преобразование
измерительной информации.
Мультиплексор может быть либо электромеханическим, либо электронным. Если считать, что все входы мультиплексора пронумерованы, то переключение обычно происходит последовательно в соответствии с порядковым номером; однако применяются и другие алгоритмы. Электромеханический мультиплексор с язычковым реле – надежная, хотя до некоторой степени медленная, система; он может выполнять до сотни коммутаций в секунду. Эксплуатационный период мультиплексоров этого типа ограничен естественным износом подвижных частей, хотя с другой стороны, такие системы имеют хорошие изолирующие качества и низкую стоимость. Другой немаловажный фактор – очень малое падение напряжения на контактах. Для сравнения: электронный полупроводниковый мультиплексор намного быстрее (коммутация занимает не более чем несколько микросекунд). В сочетании с развязывающим усилителем этот тип мультиплексоров имеет очень хорошие эксплуатационные характеристики, но он существенно дороже релейного мультиплексора.
|
|
|
Токовые утечки и скачки напряжения на входах мультиплексора могут представлять собой серьезную проблему. Развязывающий усилитель между датчиком и компьютером работает с дифференциальным входом, но потенциал сигнала может «плавать» относительно «земли». В этом случае проводники, подходящие к мультиплексору или АЦП, должны быть гальванически изолированы, например, с помощью переключаемого проходного конденсатора.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 40; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!