Разработка системы для формирования аналогового управляющего сигнала с заданными амплитудно-частотными характеристиками. Разработка системы для измерения параметров импульсных сигналов

Порядок выполнения работы

1.     Ознакомиться    с    методикой    проектирования     измерительных    и управляющих   каналов,   техническим   описанием   модулей   и      программным обеспечением необходимым для управления модулями КАМАК. При выполнении задания необходимо:

-  разработать функциональную схему автоматизированной системы и алгоритм
работы управляющей программы;

-  разработать и отладить программу, реализующую разработанный алгоритм,
выполнить   необходимые   исследования   и   получить   требуемые   в   задании
результаты;

-    представить   отчет   обо   всех   этапов   проектирования,   экспериментально
полученные данные и результаты расчетов.

Задания

1. Разработайте систему для формирования аналогового управляющего сигнала с заданными амплитудно-частотными характеристиками (форма и параметры сигнала задаются из таблицы 1). Сигнал сформируйте на выходе одного из преобразователей модуля 2ЦАП-10. Интервал дискретизации установите с помощью модуля С/Т-1. Контролируйте интервал дискретизации с помощью сигналов Q или L от модуля С/Т-1 или 2ЦАП-10 (по указанию преподавателя). При формировании сигнала следует перейти к дискретной модели U_KB(kDt) с интервалом дискретизации по времени At =256мкс и округлением мгновенных значений сигнала до величин, определяемых шагом квантования по уровню модуля 2ЦАП-10.

Алгоритм генерации сигнала должен предусматривать автоматическое переключение частоты (периода) сигнала в заданном диапазоне значений по команде, вводимой с клавиатуры ЭВМ. С помощью осциллографа определить параметры U_M, f, Т сигнала.

Таблица 1 Варианты заданий № 1

Вариант №		Вид сигнала U(t)	Параметры сигнала		Выход сигнала		Контроль интервала дискретизации
1		UM * ( 1 - t/T), 0 <= t <=T	UM=5.04 В; T=10, 20, 50, 100. 200, 500, 1000 мс		ЦАП1		Модуль СТ-1 LAM-требование
2		UM* |SIN(2πft)|	UM=4.51B; f =1,2, 5, 10,20, 40,50, 100 Гц		ЦАП2		Модуль С/Т-1 L-запрос в контроллере крейта
3		UM*(1+SIN3 (2πft))	UM=2.40 В; f=l, 2, 5, 10, 20, 40, 50, 100 Гц		ЦАП1 ЦАП2		Модуль 2ЦАП-10 L-запрос в контроллере крейта
4		UM, 0<=t<=T/10 0, T/10<t<=T	UM=4.01 В; T=10, 20,  50,  100, 200,500, 1000 мс		ЦАП2		Модуль 2ЦАП-10 LAM-требование
5		UM *(t/T), 0 <= t <= T/2; UMx*(l-t/T), T >= t > T/2	UM=10.02B; Т=10,  20,  50,   100, 200, 500, 1000 мс		ЦАП1		Модуль С/Т-1 L-запрос в контроллере крейта.
6	UM*SIN2 (2πft)			UM=4.50 В f=l,2, 5, 10,20,40, 50, 100 Гц		ЦАП1 ЦАП2		Модуль 2ЦАП-10 LAM-требование
7	UM(l+ COS3(2πft))			UM=2.21 В f=l,2, 5, 10,20,40, 50, 100 Гц		ЦАП2		Модуль С/Т-1 LAM-требование
8	UM, 0<=t<=T/2 0, T/2 <t <=T			UM=4.01 B; T=10, 20,  50,   100, 200, 500, 1000 мс		ЦАП1		Модуль 2ЦАП-10 LAM-требование
9	UM*t/T, 0 <= t <=T			UM=4.00 B; T=10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 мс		ЦАП1 ЦАП2		Модуль С/Т-1 LAM-требование

2. Разработайте систему для измерения параметров импульсных сигналов. Интервалы времени задаются модулем С/Т-1. Для фиксации числа импульсов используйте модуль 2Сч6-2/10. Измеряемые параметры и интервалы измерений указаны в табл. 2. Проведите 10 измерений для каждого интервала времени. Рассчитайте средние значения и среднеквадратические отклонения параметра для каждого интервала времени.

Таблица 2 Варианты заданий № 3

Вариант №	Измеряемый параметр	Интервалы времени
1	Частота, 1 источник	Тэт=0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0,10 с.
2	Период, 1 источник	"—"
3	Длительность одиночного импульса, 1 источник-С/Т-1	τ = 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0,10 с.
4	Частота, 2 источника	Тэт = 0.001, 0.002, 0.005, 0.01. 0.02, 0.05,0.1,0.2,0.5, 1.0 с
5	Период, 2 источника	"—"
6	Длительность одиночного импульса, 1 источник -С/Т-1	τ = 0.001,0.002,0.005,0.01, 0.02, 0.05, 0.1,0.2,0.5, 1.0 с

3. Постройте систему для определения времени реакции системы на сигналы: LAM-требование модуля (по Q), L-запрос от модуля, запрос прерывания (L). Выход генератора эталонной частоты Fэт=1МГц С/Т-1 (режим СИНХРОНИЗАТОР) соедините с входом "Lbx" и счетным входом счетчика импульсов 2Сч6-2/10. Выполните: ручной запуск модуля С/Т-1, программно определите наличие статусного сигнала от модуля, остановите работу модуля С/Т-1. Считайте число импульсов, зафиксированное счетчиком 2Сч6-2/10 от момента запуска модуля С/Т-1 до момента его останова, и рассчитайте время реакции системы на сигналы состояния модуля или запрос прерывания. Проведите 10 измерений времени реакции системы на сигналы состояния модуля, по которым рассчитайте средние значения, и среднеквадратические отклонения интервалов времени.

4. Постройте систему для тестовой проверки характеристик аналого-цифрового преобразователя    АК-КЗ.    В    качестве    источника    эталонных    напряжений используется сигнал на одном из выходов цифроаналогового преобразователя 2ЦАП-10. Последовательно установите на выходе ЦАП напряжения в диапазоне 0...5100 мВ с интервалом 20 мВ. Измерьте напряжения на выходе ЦАП, сравните полученные значения с теоретическими. Постройте графики зависимостей U_BыхАЦПот U_BX для теоретической и экспериментальной характеристик. Рассчитайте абсолютные отклонения U_BыхАЦП экспериментальной зависимости от теоретической.

Определите влияние шумов на характеристику АЦП. Закоротите вход АЦП, измерьте величину помехи на входе 1000 раз, определить среднее значение помехи, ее максимальное и минимальное значения и среднеквадратическое отклонение.

Контрольные вопросы

1. Для решения каких задач может быть использован модуль С/Т-1?

2.  Какую  команду   следует  подать  в  модуль  С/Т-1,     чтобы     на  выходе
устройства   получить   импульс   длительностью 1 мс?   Каким должно быть при
этом положение тумблера "СИНХР-ТАЙМЕР"? С какого разъема следует снимать
сигнал и каковы его параметры?

3.  Какие команды позволяют зафиксировать момент окончания временного
интервала в модуле С/Т-1?

4.  Какими способами можно запускать модуль С/Т-1?

5.  Какие задачи могут быть решены с помощью модуля 2ЦАП-10?

Как может быть использована команда F(18) при выводе аналогового сигнала на осциллограф с помощью модуля 2ЦАП-10?

6.   Можно   ли   сформировать   с   помощью   модуля   2ЦАП-10   сигнал   вида
u(k dt)=U*sin(2 pi k/M)?

7.   Определить экспериментальным путем время переходного процесса на
выходе ЦАП при подаче на вход скачка кода от 0 до 1000 и то 1000 до 0.

8. Какой код будет записан в регистре модуля 2Сч6-2/10:

-  после подачи на его вход 989898 импульсов,

-  после подачи на его вход в течение 4 с импульсного сигнала частотой 3,5
кГц?

9.   Какие модули КАМАК необходимо использовать и     какие соединения
выполнить между ними для преобразования напряжения Ux в цифровой код с
заданной частотой дискретизации во времени?

10.     Какую     команду     следует    использовать,    чтобы    убедиться,     что
преобразование аналогового сигнала в код закончено? Какие статусные сигналы
необходимо проанализировать в ответ на поданную команду?

Литература

1. Лабораторные работы по курсу "Программно-аппаратные средства автоматизации" / Виноградова Н.А., Дергалин Д.Д., Есюткин А.А.,./Под. ред. А. А. Есюткина: Изд-во МЭИ. 1996. 45с.