Принципиальная электрическая схема ацп угол-код.
Механическая обратная связь обозначена на рисунке пунктирной линией.
Потенциометрическая щетка перемещается пока ΔU не станет равным нулю. В этот момент двигатель останавливается и диск занимает определенное положение. Достоинством такой схемы является ее простота. Добавление всего одного элемента (кодового диска) позволяет получить сигнал в двоичном коде.
Способы считывания кода.
1. Контактный способ.
В данном методе используются контактные щетки. Единице соответствует токопроводящий участок, а нулю – диэлектрик. Количество щеток соответствует количеству разрядов преобразователя.
Достоинства: простота.
Недостатки связаны с обеспечением надежности контакта: если сделать слабое прижатие щеток, то произойдет потеря контакта, а сильное прижатие ведет к протиранию дорожек.
2. Фотоэлектрический способ.
КД – кодовый диск (1- прозрачная часть, 0 - затемненная);
ИС – источник света;
П – направляющая призма, предназначенная для фокусирования луча на конкретный участок диска;
ФП – фотоприемник;
Количество фотоприемников соответствует количеству разрядов. Чтобы сузить захват соседних секторов установлена щелевая диафрагма, которая обрезает участки соседних секторов. Каждый элемент фотоприемника разделяется светонепроницаемыми участками для того, чтобы свет не попадал с соседних участков.
КД – устройство, кодируемое в коде Грея;
После фотоприемника должен стоять преобразователь в обычный двоичный код. Главное – согласование технических данных источника света и фотоприемника.
Достоинства АЦП:
- простота;
- добавив на выходном валу КД, можно сразу получить двоичный код.
Недостатки: невысокая точность и низкое быстродействие, связанное с отработкой двигателя. Однако это связано не с методом преобразования, а с используемым компенсационным методом измерения с применением двигателя.
Лекция 16 Выбор схемы пнк для цифровых систем обработки информации.
Выбор схемы ПНК производится на основании анализа его характеристик:
- точности;
- чувствительности;
- быстродействия;
- надежности.
Точность ПНК зависит от ошибок измерений кванта по уровню.
Чувствительность – минимальное значение, которое можно получить на выходе преобразователя.
Быстродействие – время преобразования аналоговой величины в цифровой код.
Рассмотрим:
- ПНК последовательного сравнения со ступенчатым напряжением;
- ПНК поразрядного сравнения.
ПНК последовательного сравнения с пилообразным напряжением дают большие погрешности, а преобразования типа угол-код используются только там, где есть угловые перемещения.
Точность преобразований зависит от ошибок устройства измерения (от 0,1 -0,01%) и шагов квантования по уровню и по времени. В этом смысле оба преобразователя равнозначны. Точность определяется работой схемы сравнения.
Чувствительность (разрешающая способность) – это минимальное значение выходной величины, которое можно зафиксировать на выходе преобразователя. Она оценивается приращением аналоговой величины, соответствующей изменению цифрового кода на 1 младшего разряда.
ΔX – чувствительность;
n – число разрядов двоичного кода.
Быстродействие преобразователя – число преобразований в единицу времени. Здесь максимально допустимая скорость преобразования должна удовлетворять требованию: за время одного цикла преобразований tпр входная величина уменьшалась на К-ую часть разрешающей способности.
;
;
τ – период импульсов тактового генератора, который преобразует ступеньку.
Для простоты выкладок положим: Xmin = 0, Xmax = Uвх
.
Для преобразования поразрядного сравнения:
,
где:
n – количество разрядов преобразований;
τ – период импульсов.
Так как
,
то
.
Для авиации быстродействие играет решающую роль и поэтому с точки зрения быстродействия преобразователи второго типа предпочтительнее.
4. Надежность – еще вероятность безотказной работы в течении определенного промежутка времени при заданных условиях работы. Та как надежность зависит от элементной базы, если выполнить схему ПНК сравниваемых типов на элементах одной базы, то надежность их будет одинакова с учетом того, что второй сложнее.
5. Экономичность - стоимость элементов, которые входят в систему, зависит от числа элементов, конкретной стоимости элементов. Если количество элементов будет близко и стоимость одинакова, то ПНК второго вида предпочтительнее.
Таким образом, выбор ПНК определяется типом входной аналоговой величины, желаемым конечным результатом и требуемым временем преобразования – быстродействием. Так как точность зависит от рабочей схемы сравнения, ЦАП, использования обратной связи, то необходимо учитывать эти факты. Таким образом, задачу выбора необходимо решать комплексно.