Дешифраторы.
Это комбинационные ЦЭУ, которые распознают кодовую комбинацию входных сигналов (например, из 8 бит) и устанавливает сигнал на одном или ряде выходов (3-5 полюсов). Таким образом, дешифратор позволяет управлять работой нескольких исполнительных механизмов, цифровым дисплеем и др. устройствами в соответствии с состоянием многих переменных.
Например дешифратор 74148 выполняет преобразование кода соответственно таблице истинности на рис. 13.7.
Шифраторы. Это комбинационные ЦЭУ, которые преобразуют активные уровни сигналов (например D0…D3) в кодовую комбинацию выходных сигналов (например из 8 бит).
Из таблицы следует, что при монотонном росте 4-х битового числа на входах A…D получаем последовательное перемещение нулевого значения на выходах 0…15.
Мультиплексоры.
Это комбинационные ЦЭУ, которые переключает сигналы с многих информационных входов на один выход в заданной последовательности. Распределение производится комбинацией 0 и 1 на управляющих входах. То есть параллельный код сигнала преобразуется в последовательный.
Входы D0…D7 для подачи информационных сигналов (например, биты двоичного слова). A,B,C – управляющие входы, состояние которых определяют с какого информационного входа будет передан сигнал на выход. Y и W –выходы (W=Y'). G- заземляемый полюс. VCC – полюс для питания. Таким образом, мультиплексор позволяет ввести информацию многих источников цифровых сигналов в один канал связи.
Демультиплексоры.
Это комбинационные ЦЭУ, которые выполняют операции, обратные мультиплексорам, т.е. преобразует последовательный код сигнала в параллельный.
Арифметические ЦЭУ.
Это комбинационные ЦЭУ, которые выполняют арифметические операции с многоразрядными двоичными числами: сложение, вычитание, умножение.
Операция сложения производятся сумматорами. Для вычитания используется операция сложения. При этом вычитаемое представляют в одном из специальных кодов. Операция умножения выполняется многократным сложением.
Арифметические и арифметико-логические устройства являются основой микропроцессоров и являются весьма сложными устройствами.
-
Измерительные преобразователи физических величин в электрические. Назначение, классификации. Примеры передаточных функций ИП. Резистивные и емкостные ИП. Примеры устройств, передаточные функции.
Измерительные преобразователи (ип) физических величин в электрические.
В системах контроля и управления любого промышленного, производственного или исследовательского объекта встроены измерительные преобразователи физических величин в электрические величины. Эти преобразователи в пути следования информации находятся на стартовом отрезке, поэтому они называются первичными. Часто используют термины «датчик», «сенсор».
Сигналы, полученные с помощью ИП, далее преобразуются в унифицированную форму, которая установлена требованиями государственной системы стандартов на промышленные измерительные приборы и средства автоматизации. Эти требования касаются:
- вида сигнала (постоянный ток, постоянное напряжение, переменное напряжение, частота и др.),
- уровня сигнала (интервалы значений).
По видам контролируемых величин в промышленности имеется следующая примерная статистика применения ИП (Табл.14.1).
Здесь и ниже использован материал, приведенный в книге В.И. Карлащука «Электронная лаборатория на IBM PC». Москва, СОЛОН-Пресс, 2004г.
Таблица 14.1.
|
Контролируемая величина |
Доля, % |
|
Температура |
50 |
|
Объемный и массовый расход |
15 |
|
Давление, сила |
10 |
|
Уровень жидкости |
5 |
|
Масса, объем |
5 |
|
Электрические и магнитные величины |
5 |
|
Время |
4 |
|
Другие |
6 |
Количество ИП зависит от типа объекта. Так на атомной электрической станции средней мощности примерно 3000 шт., на предприятии химической промышленности количество температурных ИП может достигать 20 000.
Существует огромное количество типов и конструкций ИП. Различают два типа ИП - параметрические и генераторные.
Параметрические измерительные преобразователи по группам выходного электрического параметра можно разделить на следующие виды
Таблица 14.2.
|
Группа ИП |
Выходной параметр |
Типы ИП, измеряемые величины |
|
Резистивные |
Электрическое сопротивление |
Потенциометрические (реостатные), жидкостные (электролитические), тензорезистивные (тензометрические), датчики контактных сопротивлений, датчики терморезистивные, датчики пьезосопротивления, фоторезисторы.
|
|
Емкостные |
Электрическая емкость |
Датчики перемещений, давления, уровня, концентрации вещества, датчики толщины |
|
Индуктивные |
Индуктивность |
Датчики перемещений, силы, давления, механического напряжения (магнитоупругие ИП, магнитомодуляционные ИП) |
|
Трансформаторные |
Взаимная индуктивность обмоток |
Датчики перемещений, (магнитоупругие ИП, магнитомодуляционные ИП) |
|
Электроконтактные |
Электрическое сопротивление переключателя. |
Коммутация электрической цепи |
|
Механотронные |
Параметры электронной лампы (крутизна передаточной характеристики ) |
Перемещение, давление, сила. |
Большинство генераторных измерительных преобразователи создают электродвижущую силу в результате действия физической величины. По явлению, которое при этом используется, ИП можно разделить на следующие группы. (табл.14.3).
Таблица 14.3.
|
Физическое явление |
Группа генераторных ИП |
Измеряемые величины |
|
Электромагнитная индукция |
Индукционные |
Расход жидкости и газа, скорость движения, частота вращения |
|
Фотоэлектрический эффект |
Фотоэлектрические |
Освещенность, яркость, частота вращения, линейные размеры, |
|
Термоэлектрический эффект |
Термоэлектрические |
Температура (и связанные величины), количество теплоты |
|
Гальванический эффект |
Гальванические |
Химический состав, концентрация жидкого вещества. |
|
Электрокинетические явления (разность потенциалов при протекании полярной жидкости через пористую стенку) |
Электрокинетические |
Пористость материала, свойства жидкости |
|
Пьезоэлектрический эффект |
Пьезоэлектрические |
Давление, сила, вибрация, ускорение, уровень жидкости, расход (по уровню) |
ИП характеризуется статической передаточной характеристикой- зависимостью выходного параметра (Y) от входного (X). Передаточные характеристики различных ИП (рис. 14.1) могут значительно отличаться (а -линейные , б- нелинейные, в- релейные, г - гистерезисные).
Рис.14.1. Примеры передаточных характеристик ИП.
Рассмотрим примеры конструкций различных ИП.