Общая структура программного модуля для измерения частотных характеристик.
Блок-схема ядра измерительного комплекса для измерения частотных характеристик электромеханических систем регулирования и их элементов представлена на 4,3.
Блок-схема измерительного комплекса.
В общем случае, измерения проводятся при возбуждении объекта сигналом, подаваемым в произвольную точку системы автоматического регулирования. Как указывалось выше, это позволяет определять передаточные функции элементов и узлов системы регулирования, неустойчивых в разомкнутом состоянии. На рис.4.3 система регулирования представлена в виде соединения трех звеньев, причем звенья Win и Wout,
включают все элементы системы, внешние по отношению к объекту измерения (по I), характеристики которого подлежат измерению [9,16].
Измерительная система в общем случае связывается с объектом через согласующие устройства. В качестве таких устройств могут выступать датчики различных физических величин, соответствующих входным и выходным сигналам ОИ, а также в усилителе мощности или преобразователе для подачи сигнала возбуждения на элемент или систему. Сигнал возбуждения вырабатывается генератором, управление которым производится общим управляющим персональным компьютером (ПК) измерительного устройства. Входной и выходной сигналы ОИ подаются на блок предварительной подготовки сигналов (БПС), в котором эти сигналы приводятся к уровню, соответствующему динамическому диапазону АЦП микропроцессорной части.
В этом же блоке, при необходимости, производится предварительная фильтрация измерительных сигналов для устранения влияния собственных шумов системы управления на измерительный блок.
Фильтрованный и подготовленный сигнал с блока БПС поступает на микропроцессорный контроллер (МП), производящий оцифровку измерительных сигналов, их предварительное преобразование и передачу результатов на общий управляющий ПК комплекса.
Управляющий ПК осуществляет управление частотой генератора измерительного сигнала, прием информации об измерительных сигналах от блока МП, а также управление или считывание сигналов блока БПС. Управление генератором производится с использованием стандартного параллельного ПК.
Для уменьшения объема приемной части устройства управления генератором используется нестандартный параллельный код, включающий как сигналы данных, так и квитирующие сигналы параллельного порта ПК.
Программа управления частотой генератора в ПК формирует 12-битный код, непосредственно управляющий цифро-аналоговым преобразователем генератора сигналов. Такое использование параллельного порта дает возможность уменьшить время передачи кода управления частотой и исключить приемные регистры памяти и логические схемы формирования квитирующих сигналов в генераторе.
Блок подготовки сигналов построен на базе операционных усилителей с переменным коэффициентом усиления и аналоговых фильтров на базе переключаемых конденсаторов. Управление коэффициентом передачи измерительного тракта БПС может осуществляться двояким образом. В первом случае, управление коэффициентами передачи производится от блока МП, который определяет в процессе измерения необходимость такого переключения при снижении или увеличении уровня измерительных сигналов. Во втором случае, управление коэффициентом передачи может производиться вручную непосредственно на блоке БПС. Тогда по той же линии связи на блок МП передается сигнал о коэффициенте передачи измерительных каналов БПС.
Управление частотой среза фильтров нижних частот, расположенных в БПС и предназначенных для устранения влияния собственных шумов объекта на точность измерения производится вручную.
Блок микропроцессора осуществляет прием измерительных сигналов от БПС, их оцифровку с помощью встроенного аналого-цифрового преобразователя и проводит ряд операций по вычислению параметров передаточной функции объекта измерения. Подготовленные такимобразом данные по стандартному интерфейсу RS-232 передаются на ПК, где вычисляются частотные характеристики, формируется файл типа матрицы передаточной функции объекта и проводится графическое отображение амплитуды и фазы частных передаточных функций объекта на дисплей.