Виртуальный генератор сигналов специальной формы, страница 4

2)  связи, по которым проникают помехи;

3)  приемники помех.

Физическим источники помех средств измерения могут находится как вне канала передачи, так и в самой системе.

Источники помех

Они могут быть разделены по трем группах:

1)  общие связи;

2)  электростатические поля;

3)  электромагнитные поля.

Общие линии связи.

Характерными источниками помех для этой группы является наличие общих электрических цепей в источнике помехи и приемнике сигнала, по которым протекают токи, приводящие к возникновению паразитных наводок.

Очень эффективным методом устранения или ослабления до допустимых пределов паразитивных связей между приемниками и источниками наводок является экранирование. Экран позволяет локализировать электро-магнитную энергию в определенной части пространства путем преграждения ее распространения всеми возможными методами. Существует три вида связи, которые могут возникнуть между двумя электрическими цепями находящимися на некотором расстоянии друг от друга.

1)  через электрическое поле;

2)  через магнитное поле;

3)  через электро-магнитное поле.

Экранирование проводов и кабелей

В пространстве, окружающий провод, соединяющий источник переменного сигнала, т.е. генератор с нагрузкой возникает электро-магнитные поля. Они могут оказаться причиной наводок на располагаемые в пространстве цепи узлы. Если такие провода поместить в металлическую оболочку, соединенную с корпусом, происходит исчезновение электрического поля в окружающем пространстве, но для экранирования наведенного магнитного поля необходимо создать поле такой же величины и обратного направления, а для этого нужно весь обратный ток генератора направить по экранирующей оболочке. Значительное ослабление внешнего магнитного поля можно получить, применяя двухпроводную линию связи, то есть витую пару проводов.

Меры по защите приемников от помех делятся на две категории: аппаратные и программные. [3].

Аппаратные методы защиты

Помехоустойчивость цифровых измерительных устройств в значительной степени определяется помехоустойчивостью логических элементов на которых эти устройства строятся.

Помехоустойчивость логических элементов – это мера их способности не реагировать на ложные входные сигналы, вызванные электро-магнитными наводками, другими аддитивными помехами и помехами в цепях питания. Параметры, характеризующие помехоустойчивость интегрированных схем обычно приводятся в справочниках.

Наиболее подвержены помехам элементы памяти, т.е. триггеры, которые в этом плане нужно уделять максимально внимания.

Ограничение уровня помех на входах микросхем могут осуществляться путем постановки емкостных фильтров по симметричным цепям, но эта мера неприемлема для высокочастотных схем. Эффект от постановки емкостных фильтров проявляется в связи с тем, что мощность помехи обычно значительно меньше мощности сигнала.

Высокочастотные помехи из первичной сети отводится емкостным фильтром на общий провод и не пропускают информацию в цепи питательного устройства.

Программные методы исключения помех

1)  Интегрирование и усреднение входного сигнала с помехой. Используют это для подавления случайных импульсных и гармоничных помех.

2)  Исключение сильно отличающихся результатов. В процессе обработки информации можно автоматически исключить результаты приема информации или результаты счета, которые сильно отличаются от полученных раньше.

3)  Обработка и прием сигналов с предсказыванием результатов, алгоритм обработки информации, но этому методу основан на том, что предсказание значения сигнала, вычислено по предыдущим его изменениям.

Недостаток – непригоден для быстрых изменяющихся функций.

4)  Метод статической обработки. В результате погрешность результата при n-кратном измерении или просчете может быть понижен в раз.

Недостаток – длительное время обработки результатов и большой объем памяти.

В данном проекте обеспечена помехозащищенность методом экранирования и установкой емкостных фильтров.

Тестирование работы генератора

В настоящее время в эксплуатации находятся средства измерений четырех поколений. Приборы 1-3 поколений построены на полупроводниковых элементах или микросхемах малой степени интеграции. Для них имеет место как аналоговое, так и цифровая обработка сигналов на основе жесткой логики. Средства измерения четвертого поколения характеризуется использованием микропроцессорных средств. Применение больших интегральных схем приводит к резкому сокращению числа использованных в приборах элементов, однако эта тенденция существенно компенсируется и даже перекрывается ростом функциональной сложности измерительной техники.

Причинами ее усложнения является повышение объема измеряемых задач, решаемых одной системой измерения, повышения уровня автоматизации и т.д.

Двунаправленность шины данных к которым подключены все программно управляемые узлы прибора приводит к тому, что неисправность, возникшая в одном из узлов дезорганизует работу всей системы. Поэтому для диагностики микропроцессорных приборов необходимо разрывать связи между функциональными узлами микропроцессорной системы, а также использовать специальное оборудование и проводят проверку в динамическом режиме. Таким образом, цифровая обработка информации существенно усложняет цельно-конструктивное построение систем измерения.

В данной  работе тестирование работы генератора производится программным путем. Сигнал с выхода подается на аналоговый вход микроконвертора, где происходит его обработка и сравнивается полученный сигнал с задаваемым. В случае не соответствия микроконвертор выдает сигнал об ошибке.

Заключение

В данной пояснительной записке разработан виртуальный генератор сигналов специальной формы, приведенная его функциональная и электрическая принципиальная схемы. Разработан алгоритм работы, указаны меры по обеспечению помехозащищенности и диагностика работы прибора.

Данный генератор рекомендуется использовать при настройки, поверки и ремонте электрорадиоаппаратуры.

Список использованных источников

1 Ю.В. Новиков, О.А. Калашников, С.Э. Гуляев Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. Изд-во «Мир», 1998г., 224с.

2 Бычков Е.А. Архитектура и интерфейсы персональных компьютеров. – М.: Центр «СКС», 1993 – 152с.: ил.

3 Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. – М.: Радио и связь, 1990 – 512с.:ил.

4 Охрименко В. Новые микроконвертеры//Электронные компоненты и системы. – 2003. – №3.

5 Генератор сигналов на основе микроконвертера и прямого цифрового синтезатора//Электронные компоненты и системы. – 2003. – №7.

6 Микросхема программируемого генератора испытательных сигналов // Электронные компоненты и системы. – 2003. – №5.