Цифровые преобразователи и приборы - раздел Образование, Основы проектирования В Настоящее Время Широко Применяются Цифровые Измерительные Преобразователи (...
В настоящее время широко применяются цифровые измерительные преобразователи (ЦИП), имеющие ряд преимуществ перед аналоговыми электроизмерительными приборами.
В отличие от аналоговых приборов в ЦИП обязательно выполняются следующие операции:
· квантование измеряемой величины по уровню;
· дискретизация ее по времени;
· кодирование информации.
Цифровыми называются измерительные приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации и представляющие показания в цифровой форме.
Значение выходной величины, отображаемое на цифровом отсчетном устройстве, соответствует коду, полученному в ЦИП. Представление измерительной информации в виде кода обеспечивает возможность ее регистрации и обработки, длительного хранения в запоминающих устройствах без потерь, передачи, без искажения практически по любым каналам связи и ввода в ЭВМ для обработки, а также исключает вносимые оператором при отсчете субъективные погрешности.
Кроме того, к преимуществам ЦИП относятся:
· удобство и объективность отсчета;
· высокая точность результатов измерения;
· широкий динамический диапазон в сочетании с высокой разрешающей способностью;
· высокое быстродействие;
· возможность автоматизации, а в последние годы и интеллектуализации процесса измерения;
· высокая устойчивость к внешним механическим и климатическим воздействиям;
· возможность использования новейших микроэлектронных технологий.
Переход от жесткой логики функционирования к программной ее реализации открывает большие перспективы перед цифровой измерительной техникой.
С момента своего появления цифровая измерительная техника развивалась в двух направлениях: создание автономных цифровых измерительных приборов и цифровых измерительных преобразователей. Различие между ними достаточно размыты, и заключаются в отсутствии у первых канала связи с ЭВМ, у вторых — цифровой индикации и автономности использования. В последние годы различия между ними в основном перенесены в область эргономических показателей, габаритов и др.
Являясь частью цифровых приборов, измерительные преобразователи выдают результат в виде кода. Кодирование может проводиться с помощи различных систем счисления.
Главным ограничением в применении произвольной системы счисления при кодировании информации является сложность технической реализации всего алфавита системы. Поэтому естественно, что двоичная система счисления и ее разновидность приняты на вооружение цифровой измерительной техники.
Двоичное изображение числа требует большего (для многоразрядного числа примерно в 3 раза) числа разрядов, чем десятичное представление. Тем не менее применение двоичной системы очень удобно при технической реализации устройства, поскольку в этом случае оно должно иметь только два устойчивых состояния, например триггерная схема и др. Зародившись недрах современной электронной вычислительной техники, эта система счисления и ее модификации являются неотъемлемой частью цифровой имерительной техники.
Необходимость отображения результатов измерения в ЦИП заставляет применять в них и десятичную систему счисления. Таким образом, в ЦИП присутствует некоторый преобразователь из двоичной системы в десятичную. Это устройство может быть сильно упрощено, если в ЦИП применить для кодирования двоично-десятичную систему счисления.
При большом количестве разрядов двоичного кода его запись становится неудобной и малоинформативной. В этом случае пользуются шестнадцатеричной системой счисления.
Технически несложно реализуется и наиболее простая система счисления единичная, в которой любое число образуется простым суммированием символа основания 1. Например, числа десятичной системы 1, 2, 3, 4… в единичной системе записываются в виде 1, 11, 111, 1111... Для получения кода в единичной системе на практике обычно применяются преобразователи измеряемой величины в пропорциональную ей частоту импульсов напряжения.
В зависимости от очередности вывода во времени символов кодового сигнала различают параллельные и последовательные коды. При параллельном коде информация о состоянии всех разрядов передается одновременно, т.е. для этого необходимо столько линий, сколько разрядов в кодовой комбинации.
Последовательный вывод может быть осуществлен лишь в виде последовательности импульсов напряжения, при этом важно не только наличие импульса в последовательности или его отсутствие, но и местоположение сигнала во времени.
В настоящее время существуют различные классификации цифровых приборов, основанные на выборе основных классификационных признаков.
По структурной схеме цифровых приборов: при отсутствии необходимости в визуальном контроле результатов измерения АЦП применяют как самостоятельное устройство, обеспечивающее на выходе представление результатов измерений в коде, удобном для регистрации или ввода в ЭВМ.
Назначение узлов АЦП следующее. Во входном преобразователе Пр1 входнаявеличина преобразуется из одного вида в другой, например осуществляется масштабирование входного сигнала, преобразование напряжения
Структурная схема цифровых измерительных приборов:АЦП - аналого-цифровой преобразователь; УУ - устройство управления; УУП - устройство управления прибором; УИ - устройство индикации; Пр1-3 – преобразователи.
в интервал времени или переменного напряжения, сопротивления, емкости и других величин в постоянное напряжение. Здесь может также осуществляться предварительная дискретизация по времени.
Само преобразование аналог – код выполняется в преобразователе Пр2. Если полученный код неудобен для дальнейшего использования, то применяют дополнительный преобразователь ПрЗ,служащий для получения нового кода. Последний является выходным кодом АЦП и поступает на УИ. Согласованную работу АЦП обеспечивают сигналы УУП. В зависимости от назначения и принципа действия приборов иногда функции отдельных узлов совмещают в одном или исключают их.
По роду измеряемой величины ЦИП подразделяют на вольтметры, частотомеры, фазометры, омметры и др. Приборы, измеряющие среднее значение напряжения за определенный интервал времени, называются им интегрирующими. Кроме того, ЦИП подразделяют на группы по точности, быстродействию, надежности. В зависимости от способа организации процесса преобразования все ЦИП подразделяют на приборы циклические и следящие. В циклических приборах весь процесс преобразования протекает всегда независимо от значения измеряемой величины по заданной программе от начала до конца. Снятие показания в приборах циклического действия допускается лишь во время определенного такта – так называемого времени индикации. В следящих ЦИП переход к очередному преобразованию осуществляется под воздействием сигналов, вырабатываемых при изменении некоторых параметров входного сигнала определенное приращение. Такими параметрами могут быть амплитуда сигнала длительность периода и др. Характер процесса преобразования при этом зависит от значения отклонения измеряемой величины. Показания такого прибора готовы для последующего использования.
Приборы следящего действия можно отнести к устройствам адаптивной дискретизации, так как частоту преобразований выбирают, исходя из характера сигнала.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Уфимский государственный авиационный технический университет...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Цифровые преобразователи и приборы
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Этапы проектирования.
- составная часть любого из стадий проектирования, сводящуюся к выполнению проектных операций и процедур, относящихся к 1 аспекту или иерархическому уровню. Проектная процедура – формализова
Этапы проектирования.
- составная часть любого из стадий проектирования, сводящуюся к выполнению проектных операций и процедур, относящихся к 1 аспекту или иерархическому уровню. Проектная процедура – формализова
Структуры и алгоритмы функционирования измерительных систем
Измерительные системы предназначены для получения и выдачи измерительной информации о состоянии объекта, которое представляется физическими величинами (масса, геометрические размеры, линейные и угл
Многоточечные измерительные системы.
Для объектов, состояния которых представляются однотипными физическими величинами, например, деформация, возникающая на различных участках механизмов при воздействии на него статической нагрузки, в
Мультиплицированные измерительные системы.
В случае представления состояния объекта однотипными физическими величинами целесообразно получение и выдача измерительной информации, осуществляемые с помощью мультиплицированных ИС.
В по
Сканирующие измерительные системы.
Сканирующие измерительные системы предназначены для получения измерительной информации о состоянии поля физических величин.
Восприятие состояния поля осуществляется сканирующим (системным)
Системы автоматического контроля
При контроле устанавливается степень соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой.
Контроль, при котором описания норм заданы в количественном виде с по
Датчик как цепь измерительных преобразователей
Одним из основных положений современной теории измерительных устройств является положение об измерительном преобразовании. В соответствии с ним измерение рассматривается как процесс приема и преобр
Фотоэлектрические преобразователи
Фотоэлектрическими называются такие преобразователи, у которых выходной сигнал изменяется в зависимости от светового потока, падающего на преобразователь. Фотоэлектрические преобразователи
Емкостные преобразователи
Емкостный преобразователь представляет собой конденсатор, емкость которого изменяется под действием измеряемой неэлектрической величины. В качестве емкостного преобразователя широк
Индуктивные преобразователи
Индуктивным называют такой преобразователь, который преобразует значение измеряемой (механической) величины в значение индуктивности. Он представляет собой катушку индуктив
Магнитоупругие преобразователи
Магнитоупругие преобразователи являются разновидностью электромагнитных преобразователей. Они основаны на явлении изменения магнитной проницаемости μ ферромагнитных тел в зависимости от возник
Нормирующие преобразователи
На сегодняшний день одной из основных задач, решаемых электронными устройствами, является измерение различных физических величин. Основа любого электронного измерительного устройств
Измерительные преобразователи компенсационного типа
Отдельные звенья структурной схемы рис.1.1а могут представлять собой более простые ИП. С целью повышения точности некоторые из них охватывают ООС, т.е. выполняют по компенсационной схеме. Такие ИП
Измерительные преобразователи переменного тока
Широкое применение в цифровых измерительных приборах нашли методы измерения переменного тока и напряжения, основанные на линейном преобразовании среднего значения измеряемого сигнала в напряжение п
Способы вывода кодированной
информации на цифровые индикаторы.
Индикатор является составным элементом. С его помощью осуществляется передача информации от прибора или системы к операт
Электролюминесцентные индикаторы
В электролюминесцентных индикаторах используется явление свечения при возбуждении его электрическим полем. Электролюминесцентные индикаторы состоят из 2 электродов, образующих плоский конденсатор м
Жидкокристаллические индикаторы.
Индикаторный элемент на жидком кристалле ( ЖК индикатор) состоит из 2 стеклянных пластин, имеющих на внутренних сторонах прозрачное поводящее покрытие, например из окиси олова. Полость между стекля
Полупроводниковые индикаторы.
Полупроводниковые индикаторы основаны на свойстве арсенид-фосфид-галлиевых диодов излучать свет при пропускании через них тока. Полупроводниковые индикаторы на светоизлучающих диодах (СИД) имеют не
Накопители информации
Накопитель информации — устройство записи, воспроизведения и хранения информации, а носитель информации — это предмет, на который производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель
Накопители на гибких дисках
Конструктивно дисковод состоит из механических и электронных узлов: рабочего двигателя, рабочей головки, шагового двигателя и управляющей электроники.
Рабочий двигатель
Накопители на жестких магнитных дисках
По сравнению с дискетами HDD обладают такими преимуществами: значительно большая емкость, (чтобы сохранить данные объемом 420 Мбайт, требуется один НDD или около 290 дискет 3.5"
Приводы СD-RОМ
СD-RОМ — компакт-диск (СD), предназначенный для хранения в цифровом виде предварительно записанной на него информации и считывания ее с помощью специального устройства, называемого СD-RОМ – driver,
Накопители на магнитной ленте
Накопители на магнитной ленте применяются в системах резервного копирования. Резервное копирование данных необходимо, если емкость используемого накопителя на жестких дисках невелик
Показатели качества приборов и систем
В процессе проектирования возникает потребность оценивать совершенство и эффективность приборов обобщенными показателями, сравнивать их с подобными показателями ранее разработанных конструкций, чет
Системный подход, как основа проектирования
Под проектированием – как известно – понимают комплекс работ по изысканиям, исследованиям, расчетам и конструированию, имеющих целью получения всей необходимой документации для созд
Выбор интерфейсов измерительных систем
Современное проектирование автоматических средств измерений и контроля широко использует системный подход, при котором любое достаточно сложное средство измерений (прибор, система) представляется к
Проектирование программного обеспечения измерительных систем
Без соответствующего программного обеспечения современные измерительные и другие системы, включающие ЭВМ или средства микропроцессорной техники работать не могут.
Существуют жесткие ограни
Сертификация приборов и систем
Сертификация – форма осуществления органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов и условиям договоров.
Система серт
Физические величины и поля. Принципы
их преобразования.
Физическая величина – особенность, свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояни
Коды, используемые в ЦАП и АЦП.
В ЦАП и АЦП используют те же коды, что и в цифровых вычислительных машинах ЦВМ, поскольку они совместно работают в различных системах переработки информации. В основном это разновидности двоичного
Основные параметры ЦАП и АЦП.
ЦАП и АЦП являются сложными электронными устройствами с широкой областью применения, что требует большого числа параметров, необходимых для описания преобразователей и их возможностей.
Хар
АЦП импульсного преобразования.
Метод последовательного преобразования реализуется и в АЦП время – импульсного преобразования (АЦП с генератором линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН)). Принцип действия рассматриваемого АЦП осно
АЦП - аналого-цифровой преобразователь; УУ - устройство управления; УУП - устройство управления прибором; УИ - устройство индикации; Пр1-3 – преобразователи.
Новости и инфо для студентов