Глава 3
ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА, ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И СОПРЯЖЕНИЕ СИГНАЛОВ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ
Источником информации о динамическом состоянии системы электропривода являются разнообразные датчики: тока, напряжения, температуры, скорости, угловых и линейных перемещений. Для обработки информации в МП-системе управления сигналы с этих датчиков должны быть преобразованы в единую форму: цифровой двоичный код.
Это требование привело к разработке цифровых датчиков, выходным сигналом которых является двоичный код. Такие датчики можно считать непосредственными аналого-цифровыми преобразователями координат. Примером таких датчиков могут служить оптические кодирующие преобразователи угла.
С другой стороны, это требование привело к разработке различных способов и технических средств преобразования аналоговых выходных сигналов обычных датчиков в форму двоичного кода. При использовании высокоточных индукционных датчиков положения типа вращающихся трансформаторов и индуктосинов такое преобразование осуществляется обычно аппаратурой, поставляемой в комплекте с датчиком. При использовании аналоговых датчиков средней точности выбор способа и технических средств преобразования осуществляет разработчик системы.
Рис. 7. Схема обработки аналоговых сигналов в МП-системе
В этом случае процесс преобразования осуществляется обычно в три основных этапа. Первый этап — преобразование сигналов разной физической природы в напряжение постоянного тока. Он подробно рассматривается в литературе по измерению физических величин электрическими методами.
Вторым этапом является нормализация сигнала. Это понятие включает в себя комплекс мер по улучшению качества сигнала, повышению надежности и достоверности содержащейся в сигнале информации. Сюда входит усиление сигнала, подавление и фильтрация помех, согласование уровня сигнала с номинальным уровнем преобразователя аналог — код.
Наконец, третий этап — собственно аналого-цифровое преобразование. Так как аналоговой величиной здесь является напряжение, то речь идет о преобразовании напряжения в двоичный, почти исключительно — в параллельный код. Типичная схема обработки аналогового сигнала приведена на рис. 7.
В настоящее время в большинстве общепромышленных комплектных систем электропривода управление силовым преобразователем осуществляется аналоговым способом. Поэтому после обработки информации МП-регулятором требуется произвести ее обратное преобразование из цифровой формы в форму напряжения постоянного тока требуемого уровня и полярности. Эта операция осуществляется цифро-аналоговым преобразователем.
Особое место среди датчиков координат занимает фотоимпульсный датчик, формирующий импульсы, частота которых пропорциональна угловой скорости ротора. Его можно использовать для получения информации как о скорости, так и о положении вала механизма.
Ниже будут рассмотрены вопросы нормализации сигналов, принципы построения цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, методы измерения скорости и угла поворота фотоимпульсным датчиком, а также вопросы сопряжения внешних устройств с МП-системой.