Разработка автоматического программируемого терморегулятора ТР-1, страница 6

измерения входного сигнала, которая в свою очередь во многом зависит от используемого способа принятия решения в алгоритме регулирования.

Анализ необходимой точности оценки температуры и скорости ее изменения проведенный для алгоритмов регулирования, обеспечивающих заданный уровень точности поддержания состояния объекта показал, что разрядность АЦП должна быть на уровне 12 - 14 двоичных разрядов.

Б настоящее время интегральных АЦП, обеспечивающих разрешающую способность на уровне 14-ти разрядов не существует. Это ставило проблему разработки аналого-цифрового преобразователя на отдельных микросхемах.

При этом необходимо прежде всего решить задачу выбора алгоритма преобразования. Очевидно, что большая постоянная времени рассматриваемой системы не ограничивает время преобразования до нескольких сотен микросекунд. Такое время преобразования при современной используемой элементной базе легко обеспечивается без применения быстродействующих специальных алгоритмов кодирования (например, параллельного, параллельно-последовательного) требующих большого состава оборудования. В данном случае широко могут использоваться алгоритмы поразрядного кодирования, следящие, интегрирующие. Основным критерием выбора одного из них является минимизация аппаратных затрат при обеспечении требуемой точности.

В данном случае используется следящий алгоритм преобразования с многоразрядным приращением.

Сущность следящего алгоритма заключается в том, что на каждом такте преобразования производится оценка не полного сигнала, а лишь его приращения относительно уровня, измеренного

на предыдущем такте. Текущее значение выходного кода АЦП формируется как сумма значения выходного кода на предыдущем такте преобразования и цифровой оценки изменения сигнала за время между этими тактами. Следящий алгоритм многоразрядных приращений отличается от обычного следящего алгоритма тем, что оценка всех значащих разрядов кода приращения сигнала производится одновременно, с помощью отдельного малоразрядного, но быстродействующего АЦП.

Ограничением таких алгоритмов является необходимость соблюдения условия, заключающегося в том, что изменение измеряемого сигнала между тактами преобразования по величине не должно превышать суммы весов разрядов кодирования приращения. Однако плавное изменение измеряемого сигнала, что к данном случае определяется самим ходом технологического процесса, при достаточно малом периоде измерений, возможность этого уменьшает. Она полностью исключается при выборе диапазона работы АЦП приращений достаточно большим.

Другие ограничения, которые необходимо учитывать при разработке АЦП, связаны с решением вопросов организации взаимосвязи АЦП с управляющим микропроцессором. Эти ограничения могут быть связаны с отсутствием в микропроцессоре или формируемой им системе достаточного числа входов/выходов для параллельного считывания выходного кода АЦП, подачи на него необходимого числа управляющих сигналов. Б этом случае все или часть сигналов с выходов АЦП может передаваться в последовательном коде. Для преобразования параллельного кода в последовательный и наоборот в этом случае используются сдвиговые регистры. Детальное описание построения АЦП дается ниже - при описании его принципиальной схемы.

3. ОБЩАЯ СТРУКТУРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА

/

Структурная схема терморегулятора представлена на рис.3. Устройство состоит из следующих основных узлов:

- блока центрального процессора ВЦП, содержащего

1) центральный процессор CPU;

2) ППЗУ программ EPROM;

3) оперативное ЗУ EXRAM;

4) регистр адреса команд RgA;

5) периферийный параллельный адаптер ввода-вывода IOР;

6) расширитель портов ввода-вывода PORT;

- блока клавиатуры БК;

- блока индикации БИ;

- аналого-цифрового блока АЦБ, содержащего

1) масштабный измерительный усилитель ИУ;

2) аналого-цифровой преобразователь АЦП;

- блока исполнительных реле ВИР;

- блока  начального  сброса  и  контроля  работоспособности БНСКР;        ^;

- блока питания БП.

Конструктивное разбиение терморегулятора на  узлы несколько не совпадает со структурным разбиением.  Конструктивно терморегулятор разбит на четыре блока (платы):

1) блок, включающий в себя ВЦП,  БНЦиКР и БИР;

2) блок, включающий в себя БК и БИ;

3) аналого-цифровой блок АЦБ;

4) блок питания ЕП;