Для обеспечения заданных параметров потока излучения с высокой точностью поддерживается температура излучателя, для чего и предназначены системы измерения и управления. Датчик температуры окружающей среды предназначен для расчета начального подогрева излучателя при выходе на режим после включения. На индикаторе отображается температура датчиков. Более подробно работа электронной части устройства приведена ниже.
6.1 Описание структурной схемы системы терморегулирования
Структурная схема системы терморегулирования представлена в Приложении В
Системы управления состоит из следующих составных частей:
- мультиплексор;
- измерительный микроконтроллер;
- контроллер индикации и клавиатуры;
- устройство ввода информации;
- графический дисплей;
- цифровой индикатор;
-датчик температуры окружающей среды;
- источник опорного напряжения;
- коммутатор нагревателя.
Для решения задачи поддержания температуры в данной работе использован программный способ обработки информации. В отличие от традиционных аппаратных методов, программный метод позволяет построить гибкую и перестраиваемую систему, удобную для пользователя, отладить программное обеспечение, используя компьютер.
В предлагаемой разработке реализована двухпроцессорная система управления с распределением функций между процессорами. В качестве измерительного микроконтроллера в данной работе использован ADuC834, на который возложены следующие функции:
- управление мультиплексором;
- преобразование аналоговых сигналов с датчиков температуры в цифровой код;
- математическая обработка кодов температуры;
- подготовка и вывод данных для графического дисплея;
- циклическая запись информации о температуре датчиков во внутреннее ОЗУ;
- организация связи с центральной машиной.
ADuC834 производится фирмой Analog Devices, которая является признанным мировым лидером в производстве широкого спектра датчиков, в том числе и интеллектуальных, разнообразных микросхем аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, средств цифровой обработки данных. В 1999г фирма Analog Devices начала серийный выпуск новых приборов - микроконвертеров, сочетающих в себе возможности высокоточного аналогового ввода-вывода, предварительной обработки данных и организации сетей сбора информации от датчиков. Именно поэтому цифро-аналоговая и аналоговая часть схемы электрической принципиальной построена на микросхемах, выпускаемых фирмой Analog Devices.
Основным элементом схемы является микроконвертер. Фирма Analog Devices предлагает микросхемы AduC812, AduC824, AduC834. На кристалле микроконвертеров интегрированы высокоточные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, температурный датчик для измерения температуры окружающей среды, контроллер 8052 (вычислительное ядро совместимо с контроллером 8051), в состав которого включены периферийные микроконтроллеры, позволяющие реализовать гибкие связи с “внешним миром”. Уникальные возможности аналогового ввода-вывода данных, наличие средств предварительной обработки данных, малая мощность потребления определяют основные области применения микроконверторов - сети сбора информации датчиков, устройства со встроенным питанием для контроля параметров технологических процессов, переносные измерительные приборы, медицинское и другое оборудование.
Архитектура микроконвертера AduC834
В состав AduC834 входят:
- два сигма-дельта АЦП (основной и вспомогательный канал);
- температурный датчик;
- ЦАП;
- контроллер.
Ввод аналогового сигнала осуществляется через основной или вспомогательный каналы, которые позволяют вводить дифференциальный сигнал. На входе каждого канала предусмотрен мультиплексор и буферный усилитель. В составе основного канала имеется усилитель с программируемым коэффициентом усиления (PGA), который позволяет непосредственно преобразовывать сигналы с низким напряжением (термопары, RTD и др.). Диапазон напряжений входных сигналов основного канала находится в пределах от 20 мВ до 5,56 В. АЦП в составе основного канала – 24 разрядный сигма-дельта АЦП, обеспечивающий отношение сигнал / шум более 102 дБ (17 значащих разрядов) и выполняющий преобразования с частотой от 5,4 до 105 Гц. В отличие от AduC812 в AduC834 отсутствует контроллер DMA, позволяющий выполнять пересылки данных преобразования непосредственно из АЦП во внешнюю память, так как скорость преобразования АЦП AduC834 значительно меньше, чем в AduC812 и контроллер справляется с этой задачей самостоятельно.
В составе вспомогательного канала имеется 16-ти разрядный сигма-дельта АЦП, обеспечивающий отношение сигнал / шум на уровне 14 значащих разрядов. Встроенный температурный датчик с коэффициентом преобразования
3,5 мВ/0С подключается к АЦП вспомогательного канала.
В AduC834 предусмотрен встроенный генератор тока (200мкА) для питания внешних датчиков температуры типа RTD.
АЦП основного и вспомогательного канала, а также ЦАП могут использовать встроенный (2,5В) или внешний источник эталонного напряжения. Тактовая частота AduC834 составляет 12 МГц. В составе контроллера AduC834 имеется ФАПЧ, что позволяет использовать в качестве кварцевого резонатора "часовой кварц" (32,768 кГц). Умножение частоты до 12 МГц выполняется ФАПЧ. В AduC834 предусмотрены режимы работы с уменьшенным, по сравнению с рабочим режимом, энергопотреблением, выход из которых осуществляется по сигналам внешних прерываний.
Средства наладки.
Для наладки устройств на базе AduC834 фирма Analog Devices предлагает систему QuickStart, которая включает плату и программное обеспечение.
На плате находится SRAM-память, аналоговые входы/выходы, разъем для подключения компьютера (интерфейс RS-232).
Программное обеспечение включает ассемблер, С компилятор, дебаггер. Все программное обеспечение работает в среде Windows. Система отладки обеспечивает загрузку программного кода во встроенную флэш-память AduC834.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.