Устройства связи с объектом. Часть 1

Модуль аналогового ввода (аналого-цифровой преобразователь — АЦП). Предназначен для преобразования аналоговой информации, представленной в форме напряжения постоянного тока, в цифровой код и ввода результатов в микроЭВМ семейства «Электроника», имеет следующие характеристики:

список

Аналого-цифровой преобразователь (рис. 4.33) имеет три программно доступных регистра: регистра адреса данных — РАД (160070), регистра данных — РД (160072) и регистра состояния (160072), адреса которых могут изменяться с помощью микропереключателей, расположенных на плате. Регистр адреса данных служит для выбора номера входного канала, код которого определяется разрядами 00 ... 03 данных, поступаемых с микроЭВМ. С выхода регистра код поступает на схему управления двухступенчатым мультиплексором аналоговых входных сигналов. Первая ступень состоит из двух мультиплексоров по 8 каналов каждый, вторая — из одного 4-канального мультиплексора. Мультиплексор реализован на микросхемах К590КН2, представляющих собой четыре МОП-ключа в одном корпусе. Переключение ключей первой и второй ступени происходит синхронно.

Структурная схема модуля АЦП

Схема управления мультиплексором в соответствии с разрядами 00 ... 02 РАД данных выбирает один из каналов в каждом из двух 8-канальных мультиплексоров первой ступени и в соответствии с разрядом 03 два канала в 4-канальном мультиплексоре второй ступени. При этом стробируется входной аналоговый сигнал. Мультиплексор имеет защиту от подачи входного сигнала (напряжения), превышающего по амплитуде 11 В, которая выполнена на диодах, смещенных в обратном направлении напряжениями источника опорного напряжения. Напряжение с выхода мультиплексора поступает на вход дифференциального операционного входного усилителя (ИС К140УД6), предназначенного для обеспечения высокого входного сопротивления и усиления входных сигналов при работе на нижнем диапазоне сходных аналоговых сигналов.

Диапазон входных сигналов определяется сменным резистором в цепи обратной связи усилителя. Схема определения знака (полярности) состоит из компаратора напряжения, определяющего полярность входного напряжения и подключающего (в случае отрицательного входного напряжения) дополнительный операционный усилитель для обеспечения подачи на вход АЦП положительного напряжения. Сам АЦП реализует метод поразрядного уравновешивания. В состав АЦП входят: аналоговое запоминающее устройство (АЗУ), предназначенное для устранения динамической погрешности измерения; компаратор, который определяет знак разности между уровнем выходного напряжения АЗУ и уровнем выходного напряжения цифроаналогового преобразователя (ЦАП); ЦАП, реализованный на ИС К572ПА, преобразует цифровой код регистра последовательного приближения в положительное напряжение постоянного тока; регистр последовательного приближения (ИС К.155ИР17) реализует алгоритм поразрядного уравновешивания. Результат преобразования в виде последовательного двоичного кода выдается на регистр данных ввода, который осуществляет преобразование последовательного кода в параллельный. Разряды 00 ... 09 этого регистра несут информацию об измеренном входном напряжении.

Полученный код необходимо масштабировать в соответствии с коэффициентом усиления входного усилителя. Информация о конце преобразования с выхода АЦП поступает на регистр состояния (разряд 10). Пуск АЦП осуществляется записью кода в РАД. Входная логика, дешифратор адреса и управляющих сигналов, регистры данных и состояния развязаны гальванически от измерительной части модуля аналогового ввода с помощью оптронных ключей К193ЛША. Питание аналоговой части модуля осуществляется от изолирующего источника питания, который также обеспечивает гальваническую развязку систем питания ЭВМ (интерфейсной части) и измерительной части модуля. Модуль аналогового вывода (цифроаналоговый преобразователь — ЦАП). Предназначен для преобразования цифровых данных, поступающих от микроЭВМ, в напряжение постоянного тока.

список

Обращение к модулю (рис. 4.34) осуществляется с помощью четырех программно доступных регистров данных (адрес 160 000... ...160 006). Код данных из микроЭВМ поступает на информационные входы регистров данных, выходная информация с которых поступает на соответствующие ЦАП. Работа ЦАП основана на преобразовании цифрового кода в коэффициент деления токового делителя, выполненного на резистивной матрице типа R-2R и дальнейшем преобразовании тока в напряжение. ЦАП собран на микросхемах К572ПА1А и К140УД6. Входная логика, дешифратор адреса и управляющих сигналов, гальванически развязаны от регистров данных и ЦАП с помощью оптронных ключей. С этой же целью питание аналоговой части и регистров данных осуществляется от изолированного источника питания.

Устройство дискретного вывода (УДВВ). Предназначено для преобразования цифровых данных от микроЭВМ в дискретные входные сигналы постоянного тока (включено, выключено) для управления внешними устройствами.

список

Структурная схема ЦАП

Обмен информацией с микроЭВМ осуществляется с помощью двух регистров данных (рис. 4.35), адреса которых устанавливаются с помощью перемычек на плате. Цифровой код управляющих сигналов из Канала микроЭВМ принимается канальными приемниками и поступает на информационные входы регистров вывода, с выхода которых через усилители информация подается на выходной разъем. Усилители состоят из оптрона (АОД101Б) и транзисторной пары, собранной по схеме Дарлингтона. Каждый усилитель выводится открытыми коллектором и эмиттером. Оптоэлектронная развязка обеспечивает нормальное функционирование при перепадах напряжения «объект — ЭВМ» до 100 В.

Структурная схема устройства дискретного вывода