Разработка крановых весов для измерения веса в диапазоне от 100 до 10000 кг в статическом режиме, страница 5

3.4. Выбор АЦП

АЦП применяется для согласования аналоговых источников измерительных сигналов с цифровыми устройствами обработки и представления результатов измерения. В качестве АЦП выбираем микросхему 572ПВ6.

 572ПВ6 представляет собой прецизионный интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, обеспечивающий совместно со схемой сопряжения вывод информации на семисегментный светодиодный индикатор (СДИ) на 4,5 десятичных разряда. Номинальный диапазон входных напряжений 1,9999В, при опорном напряжении U_REF= 2,0В, номинальное напряжение питания U=5В.

Рис.5. Интегрирующий АЦП

Интегральная схема состоит из аналоговой и цифровой частей. Аналоговая часть содержит токовые переключатели, схемы усилителей и компараторов, а цифровая- счетчик, регистр, мультиплексор. В основу работы ИС положен принцип двухтактного интегрирования входного аналогового сигнала. Цикл аналого-цифрового преобразования состоит из четырех фаз:

1.  автоматической коррекции погрешности (A/Z)

2.  интегрирования входного напряжения в течении фиксированного времени Т1 (INT)

3.  интегрирования опорного напряжения, т.е. разряд интегрирующего конденсатора за время Т2 (DI)

4.  коррекция ноля интегратора (ZI).

Длительность фаз цикла преобразования в единицах тактовых импульсов составляет для: первой фазы 100001, второй - 10000, третьей – 20001, четвертой – 100…200, четвертой в режиме OVRG – 6200. Весь цикл преобразования – 40002 такта.

Рабочие фазы интегрирующего АЦП устанавливаются с помощью аналоговых переключателей, управляемых сигналами из цифровой части ИС. С переходом преобразователя во вторую фазу работы INT на выходе BUSY (выход 21) устанавливается уровень логической «1», который сохраняется до появления первого тактового импульса на входе CLKIN (вывод 22) после уравнивания значений порогового напряжения и напряжения на выходе интегратора.

С переходом выхода BUSY (выход 21) в состояние логического «0», информация об общем количестве зафиксированных тактовых импульсов в счетчике переписывается в регистр-защелки.

Информация о полярности преобразуемого входного напряжения снимается с выхода POL (вывод 23) с началом третьей фазы. При этом состоянию логической «1» соответствует положительная полярность входного сигнала.

В АЦП предусмотрены два выхода, по которым получается дополнительная информация о процессе преобразования. На выходе OVRG (вывод 27) уровень логической «1» устанавливается по окончании третьей фазы, т.е. после прохождения по входу CLKIN (вывод 22) 20000 тактовых импульсов.

Если величина результата преобразования такова, что количество прошедших тактовых импульсов не превышает 1800, то на другом выходе UDRG (вывод 28) сразу же после окончания положительного импульса

Рабочие фазы интегрирующего АЦП устанавливаются с помощью аналоговых переключателей BUSY появится значение логической «1», которое сохранится до начала следующей второй фазы.

Один раз в течении цикла преобразования через 101 тактовый импульс после начала первой фазы на выходе STROB (вывод 26) появляется последовательность из пяти отрицательных импульсов, длительность каждого из которых соответствует длительности половины тактового импульса.

Вход R/H (вывод 25) используется для управления процессом преобразования и вывода информации. В исходном состоянии вход R/H через внутренний регистр подключен ко входу напряжения источника питания U⁺ (вывод 11), в результате чего схема управления работает в режиме формирования цикла преобразования длительностью 400002 такта. При подаче на вход R/H логического «0» АЦП по завершению цикла преобразования с началом первой фазы нового цикла будет переведен в режим хранения полученного результата до момента подачи сигнала высокого уровня. Поступление на вход R/H логической «1» означает, что новый результат преобразования будет получен по окончании текущего цикла преобразования.

Таблица 2

Предельно допустимые значения параметров и режимов

Параметр	Значение
	не менее	не более
Напряжение питания U+	4,75 В	5,25 В
Напряжение питания  U-	-5,25 В	-4,75 В
Опорное напряжение  UREF	0,99 В	1,1 В
Входное напряжение высокого уровня	2,8 В	6 В
Входное напряжение низкого уровня	0 В	0,8 В
Диапазон входного напряжения	-2 В	+2 В
Частота следования импульсов тактового генератора	100 кГц	125 кГц
Температура окружающей среды	-45оС	+70оС
Допустимое значение статического потенциала		200 В

3.5. Нормирующий преобразователь

Нормирующий преобразователь, применяемый в данном приборе, осуществляет следующие функции: преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в сигнал стандартного уровня, компенсацию его погрешностей (смещения нуля и т. п.) и согласование выходного напряжения ПИПа со входом АЦП [6].

Основной его характеристикой является номинальный коэффициент преобразования k_п:

k_п=U_{вых.ном}/U_вх.ном

В качестве нормирующего преобразователя используется измерительный усилитель с симметричным дифференциальным входом (см. рис 6).

Достоинства усилителя:

·  симметричный дифференциальный вход обеспечивает высокую помехозащищенность, особенно для синфазной помехи;

·   малый дрейф нуля, обусловленный подбором входных каскадов с дифференциальным входом;

·  высокое входное сопротивление, создаваемое применением повторителей и полевых транзисторов на входе;