3. Розробка структурної схеми системи управління

Розробимо структурну схему системи виходячи з технічного завдання і вимог, пропонованих до системи.

Керована величина - температура, вимірювана по п’яти незалежних каналах, отже вхідні сигнали - це напруги, що знімаються з датчиків. Для подальшої обробки сигналу отриманий сигнал необхідно підсилити або перетворити, щоб отримати рівні, придатні для АЦП, для чого будемо використовувати нормуючий перетворювач. Для одержання цифрового еквівалента аналогових сигналів по п’яти каналах використовуємо багатоканальній АЦП, що сполучимо з мікропроцесором і розрядність якого задовольняє задану точність.

Вхідна величина для виконавчого механізму (ВМ) - аналогова, отже змінні з виходу мікропроцесора повинні бути перетворені за допомогою ЦАП в аналогову форму. Кількість ЦАП відповідає числу каналів і має функцію збереження цифрової інформації.

Закон керування реалізується мікропроцесором (МП). МП повинний мати достатню швидкодію, мати потрібну кількість портів введення-виведення; бажано наявності внутрішньої пам'яті програм і даних достатнього розміру для реалізації алгоритму обробки і збереження необхідної інформації, операції множення і розподілу.

У розроблювальній системі необхідна наявність системи відображення інформації. Значення вхідних величин виводитися на семисегментний рідкокристалічний індикатор разом з номером каналу. Індикатором керує МП, для збереження необхідний час даних для індикації використовуємо регістри.

4. Розробка вимог до основних елементів структурної схеми

Виходячи з технічного завдання, визначимо основні вимоги до елементів структурної схеми.

Так як номінальна величина контрольованого параметра – 500 °С , то у системі повинні використовуватися температурні датчики з межами вимірів до 600 °С, з огляду на відхилення вимірюваної величини від номінального значення. Використаємо датчики з нормованим виходом 0..20 мА.

Для узгодження рівня сигналу від датчика з рівнем вхідного сигналу АЦП використовуємо нормуючий перетворювач з вольтовим виходом, що не перевищує максимально припустиме значення опорної напруги АЦП. Сам АЦП мусить мати не менше п’яти вхідних каналів.

Визначимо мінімальну кількість розрядів, що забезпечить задану точність:

Отже, розрядність АЦП повинна бути не менше шести, отже розрядність АП також повинна бути не менше шести.

Для підтримки даної точності керування розрядність мікропроцесора повинна бути також не менш шести.

Час спрацьовування всіх елементів системи мусить укладатися в період:

Час перетворення АЦП і обробки сигналу мікропроцесором:

Додаткові вимоги до мікропроцесора:

1. Внутрішню пам'ять програм або можливість підключення зовнішньої пам'яті програм достатньої для реалізації алгоритму керування;

2. Підтримувати операції множення і ділення ;

3. Мати достатню кількість портів введення-виведення.

Для індикації вхідного параметра і номера каналу необхідно семисегментний індикатор з 4 знакомісцями або 4 семисегментних індикаторів з одним знакомісцем.

ЦАП повинно допускати подачу опорної напруги, яка б забезпечила діапазон зміни вихідного сигналу для виконавчого механізму в межах від 0 до 7,4 В.