Проектирование устройства для сбора хранения и выдачи информации с восьмью измерительными каналами

ристики устройств, основные схемы включения и особенности применения. Изложены принципы построения типовых аналоговых, импульсных и цифро­вых устройств. Подробно рассмотрены расчет, синтез и анализ устройств с заданными техническими характеристиками.

Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схе­мы. Методы проектирования. — М.:Мир, 2001.

Рассматриваются основы схемотехники и цифровых устройств, функционирование и взаимодействие всех основных типов микросхем.

КНФУ 40 4250 5 П3

Лист

5

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

1 Анализ технического задания.

Устройство для сбора и регистрации информации является многоканаль­ным. Каждый измерительный канал содержит первичный преобразователь, предназначенный для преобразования измеряемого параметра в физическую величину, удобную для измерения.

В состав ИИС входят четыре устройства: многоканальное АЦП, буфер­ное запоминающее устройство (БЗУ), блок управления и блок питания (рис.1)

Блок управления каждый 3 часа формирует сигнал «начало цикла», кото­рый устанавливает в «О» счетчик адреса БЗУ, а также формирует операцию за­пись в БЗУ (W/R=0) и импульсы запуска АЦП _Fацп.

АЦП последовательно преобразует восемь аналого­вых сигналов в цифровой пяти разрядный код, формирует контрольный разряд и передает все шесть разрядов в БЗУ для записи и регистрации. Запуск БЗУ произ­водится импульсом «конец преобразования» с АЦП.

После заполнения всего БЗУ (или части БЗУ) с выхода счётчика адреса выдаётся сигнал «Конец цикла измерений», который поступает в блок управления, где формирует операцию «Считывание из БЗУ» (`W/R=1) и

КНФУ 40 4250 5 П3

Лист

6

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Запускает «Схему управления выдачей в ЭВМ», которая выдаёт в БЗУ импульсы частотой f = 1024 Гц, по которым из БЗУ в ЭВМ выдаётся вся хранимая в БЗУ информация. После выдачи всей информации с БЗУ формируется сигнал «Конец цикла измерений» и всё устройство переходит в режим ожидания прихода следующего сигнала «Начало цикла». Временная диаграмма ра­боты устройства дана на рис. 2

Рис.2 Временная диаграмма работы устройства

КНФУ 40 4250 5 П3

Лист

7

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

2 Выбор и расчет элементной базы и принципиальной схемы

2.1 Расчет многоканального АЦП.

Многоканальное АЦП предназначено для последовательного преобразо­вания в двоичный код входных аналоговых сигналов. Многоканальное АЦП содержит аналоговые ключи, прецизионные усилители, счётчик каналов и АЦП.

Расчёт сводится к выбору элементной базы и расчёту усилителя.

В качестве прецизионных усилителей можно взять ОУ типа К140УД17, УД25, УД26, в обратную связь которых нужно поставить прецизионные рези­сторы, например С2-29, С2-14, С2-13. В качестве АЦП, если разрядность не превышает 10, следует взять микросхему К1113ПВ1, у которой преобразуемое напряжение лежит в пределах 0-10 В или -5 В+- +5 В. Количество ОУ в зависи­мости от общего коэффициента усиления может быть один или два.

В качестве усилителей DA3, DA5 выбираем прецизионные ОУ (ИС К140УД17), АЦП поразрядного взвешивания - DA7 (ИС К1113ПВ1). Напряже­ние на выходе первичных преобразователей U_Bx изменяется в пределах от 0 до 0,05 В, количество каналов Т = 8, количество измерений по каждому каналу 500 всего 4000. Время опроса каждого датчика Т_ОПР   = 10 мсек.

Расчёт усилителя

Согласно ТЗ, напряжение на выходе первичных преобразователей