3. Мп засоби систем управління

3.1. Інтерфейси систем управління

Одним з визначаючих моментів в проектуванні систем управління з використанням засобів ОТ є вибір сукупності уніфікованих апаратних, програмних та конструктивних засобів, необхідних для реалізації алгоритмів взаємодії різноманітних функціональних пристроїв, інакше кажучи, вибір інтерфейсу або в загальному випадку сукупності інтерфейсів для конкретної системи.

По функціональному призначенню інтерфейси можна поділити на магістральні (внутрімашинні), зовнішні інтерфейси периферійних пристроїв, системні (інтерфейси локальних мереж).

Найбільший інтерес для нас представляють зовнішні інтерфейси периферійних пристроїв, що забезпечують зв'язок датчиків інформації, виконавчих органів, територіально віддалених від процесора на десятки або сотні метрів. В таких інтерфейсах використовується як паралельний, так і послідовний способи обміну інформацією.

Основні технічні характеристики інтерфейсів периферійних пристроїв, що широко застосовуються, наведені у табл. 3.1

КЗК - багатомагістральний канал загального користування забезпечує з'єднання програмуючих та непрограмуючих електронних вимірювальних пристроїв, що застосовуються у лабораторних або цехових умов. Схема ввімкнення та структура КЗК наведена на рис.3.1.

Пристрій А спроможний управляти передачею, передавати та приймати інформацію, В - передавати та приймати інформацію, С -тільки передавати або тільки приймати інформацію. MD, МС, МУ -відповідно магістралі даних (восьмирозрядні), синхронізації та управління.

62

63

Прикладами найбільш поширених послідовних інтерфейсів периферійних пристроїв можуть служити інтерфейси RS-232C, RS-423, RS-422. В основі інтерфейсів RS-232C, RS-423 лежить однопровідна неузгоджена лінія, по якій інформація передається двополярними посилками. В однопровідній лінії для передачі сигналу використовується один провід, напруга на якому порівнюється з напругою приймача лінії загальна шина. Цей спосіб побудови лінії найбільш простий, але має істотний недолік: на інформаційний сигнал накладаються завади у лінії, що в свою чергу обумовлює обмеження довжини лінії та швидкість передачі. Наприклад, у інтерфейсі RS-423 цри швидкості передачі інформації 3 кБод - всього лише 12м. Інтерфейс RS-422 розповсюджується на симетричні диференційні лінії (вита пара, радіочастотний кабель), що володіють більш високими характеристиками ніж однопровідні. Зокрема, по лінії інтерфейсу RS-422 можлива передача інформації зі швидкістю до 100 кБод на відстань до 1000м, а при швидкості 10 МБод - до 12м.

Розглянуті інтерфейси дозволяють організувати обмін інформацією в симплексному, напівдуплексному, дуплексному та мультиплексному режимах. Для випадку зв'язку двох абонентів в симплексному режимі тільки один з двох абонентів може ініціювати в любий момент часу передачу інформації по інтерфейсу (рис.3.2,а).

Для випадку зв'язку абонентів у напівдуплексному режимі будь-який абонент може розпочати передачу інформації іншому, якщо лінія зв'язку інтерфейсу при цьому виявляється вільною (рис.3.2,б).

Для випадку зв'язку абонентів у дуплексному режимі кожний абонент може розпочати передачу інформації іншому в довільний момент часу (рис.3.2,в).

Для випадку п абонентів у мультиплексному режимі в довільний момент часу зв'язок може бути здійснено між парою абонентів у будь-якому, але єдиному напрямі від одного з абонентів до іншого (рис.3.2,г).

64

При організації інтерфейсу з зовнішними пристроями інколи буває необхідно забезпечення сумісності рівней сигналів. При цьому використовуються технічні засоби - перетворювачі рівней. У складі схем малого та середнього ступеня інтеграції ТТЛ-, ЕЗЛ-, КМДН-типу є спеціально розроблені перетворювачі рівней. Серед них можна виділити перетворювач ЕЗЛ-ТТЛ (К500ПУ125), ТТЛ-ЕЗЛ (К500ПУ124), КМДН-ТТЛ (176ПУ1, 176ПУ2, 176ПУЗ, 564ПУ4, 564ЛН1, 564ЛН2), ТТЛ-КМДН (К155ЛНЗ, К155ЛН5) та ін. У таких випадках, коли необхідно розробити спеціальний перетворювач, можна скористатись однією з слідуючих схем:

• дільник напруги;

• фіксатори рівнів;

65

• зсувачі рівнів;

• ключові транзисторні схеми;

• схеми, працюючі на принципі переключення струму;

• оптронні перемикачі;

• трасформаторні схеми.

Дільники напругу застосовують для перетворення високих рівнів напруги у низькі. На рис.3.3. наведено приклад з'єднання схеми КМДН-типу, які працюють з низьким рівнем напруги джерела живлення. Для схеми можна рекомендувати R₁ = 20кОм, R₂ = 10кОм.

На рис.3.4. наведено приклад схеми перетворювача рівнів на основі схеми фіксатора потенціалів. Необхідно перетворити високий потенціал 27В у рівні, необхідні для роботи схеми КМДН-типу, напругою живлення +5В. При розімкненому ключі рівень забезпечується резистором R₂. При замкненому ключі на виході схеми буде діяти потенціал, рівний , обравши R₁ -10кОм, => R₂ = 10кОм.

На рис.3.5. наведена схема зсуву рівнів, перетворюючого сигнал з низькоомного датчика з рівнями +5В і +4.1В у рівні стандартного елементу ЕЗЛ-типу -0.7, -1,6В. Очевидно, що напруга пробою стабілітрона Д повинна дорівнювати 5.7В. Задавшись струмом, який проходить через стабілітрон, рівним 5мА (при умові, що такий струм забезпечує вихідний ланцюг датчика), визначимо

66

Схеми, працюючі на принципі переключення струму, використовують в якості перетворювачів рівнів у випадках, коли логічний перепад може складати частки вольт.

На рис.3.6. наведена схема перетворювача рівня +1,5В, +1,0В у рівні схем ТТЛ-типу. Для схеми можна рекомендувати R₁ = 1,5кОм, R₂ = 0,68кОм, R₃ = 1,2кОм, для ТЗ = 20мА, = 30 і схема навантажена нп 10 схем ТТЛ-типу.

Оптронні перемикачі використовуються для гальванічної розв'язки електричних ланцюгів при одночасному перетворенні рівнів.

На рис.3.7. наведена схема перетворювача рівнів струму у рівні схем ТТЛ-типу.

На рис.3.8. наведено приклад використання схеми трансформа­торного перетворювача рівнів.

67

68