Главная | Обратная связь

Призначення, будова та принцип роботи АЦП комп’ютерної інформаційно-вимірювальної системи.

Концепція побудови комп’ютерної інформаційно-вимірювальної системи. Віртуальний вимірювальний прилад

Віртуальний вимірювальний прилад (ВВП) – це засіб вимірювання, побудований на базі персонального комп'ютера, порівняно нескладного апаратного обладнання (первинних і вторинних перетворювачів, драйверів інтерфейсів і т.д.) і комп'ютерної програми (прикладного програмного забезпечення). Вимірююча величина безпосередньо діє на первинний перетворювач (датчик), який перетворить її у форму, зручну для наступної обробки (наприклад, цифрову, імпульсну). В якості вузла обробки даних використовуються мікроконтролери або надвеликі інтегральні схеми, які виконують управління первинними перетворювачами, обробку даних і їх передачу по комунікаційному інтерфейсу на комп'ютер. Прикладне програмне забезпечення віртуального вимірювача, що виконується на комп'ютері, виконує вторинну обробку даних, відображення отриманих результатів вимірювання та управління процесом вимірювання/

Головною перевагою віртуальних вимірювальних приладів є те, що їх функціональність повністю визначається програмним забезпеченням. Змінюючи конфігурацію вузла обробки даних (ВОД) і прикладного програмного забезпечення, можна одержати різні вимірювачі.

Розроблений віртуальний реконфігуруючий вимірювач основних параметрів електричних сигналів (ВРВПС) – універсальний вимірювальний прилад, здатний вимірювати частоту, період, напругу та форму сигналу. Тип вимірюваного параметра задається користувачем. ВРВПС передбачає можливість розширення функціональних можливостей для вимірювання інших параметрів електричного сигналу без ускладнення конструктивної реалізації.

У якості первинних перетворювачів використовуються аналогово-цифровий перетворювач і формувач імпульсів, що включені паралельно. Аналогово-цифровий перетворювач використовується при вимірюванні напруги і форми сигналу, а формувач імпульсів – при вимірюванні частоти та періоду.

Призначення, будова та принцип роботи АЦП комп’ютерної інформаційно-вимірювальної системи.

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) є пристроями, які приймають вхідні аналогові сигнали і генерують відповідні їм цифрові сигнали, придатні

для обробки мікропроцесорами та іншими цифровими пристроями.

Принципово не виключена можливість безпосереднього перетворення різних фізичних величин в цифрову форму, проте це завдання вдається вирішити лише в окремих випадках через складність таких перетворювачів. Тому в даний час найбільш раціональним визнається спосіб перетворення різних по фізичній природі величин спочатку у функціонально пов'язані з ними електричні, а потім вже за допомогою перетворювачів напруга-код в

цифрові. Саме ці перетворювачі мають зазвичай на увазі, коли говорять про АЦП.

Процедура аналого-цифрового перетворення безперервних сигналів, яку реалізують за допомогою АЦП, є перетворення безперервної функції часу ії часу U(t), що описує початковий сигнал, в послідовність чисел U'(tj),

j=0,1,2:, віднесених до деяких фіксованих моментів часу.

У основу класифікації АЦП покладена ознака, вказуюча на те, як в часі розгортається процес перетворення аналогової величини в цифрову. У

основі перетворення вибіркових значень сигналу в цифрові еквіваленти лежать операції квантування і кодування. Вони можуть здійснюватися за допомогою послідовної, паралельної або послідовно-паралельної процедур наближення цифрового еквівалента до перетворюваної величини.

Робота перетворювача починається з приходу імпульсу запуску, який включає лічильник, що підсумовує число імпульсів, що поступають від генератора тактових імпульсів ГТІ. Вихідний код лічильника подається на пульсів ГТІ. Вихідний код лічильника подається на ЦАП, що здійснює його перетворення в напругу зворотного зв'язку Uос. Процес перетворення продовжується до тих пір, поки напруга зворотного зв'язку порівняється з вхідною напругою і перемкнеться компаратор, який своїм вихідним сигналом припинить надходження тактових імпульсів на лічильник. Перехід виходу компаратора з 1 в 0 означає завершення процессу перетворення. Тобто вихідний код пропорційний вхідній напрузі у момент закінчення перетворення. При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час співпадає з часом перетворення. Як наслідок, результат перетворення дуже сильно залежить від пульсацій вхідної напруги. За наявності високочастотних пульсацій середнє значення вихідного коду нелінійно залежить від середнього значення вхідної напруги. Це означає, що АЦП даного типу без пристрою вибірки-зберігання придатні для роботи з постійними напругами або такими, що повільно змінюються (за час перетворення змінюється не більш, ніж на значення кванта перетворення).

3. Первинні перетворювачі, їх типи, будова та принцип дії.