ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"

Кафедра электропривода, автоматики и управления в технических системах

ИССЛЕДОВАНИЕ УЗЛОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Схемотехника элементов и устройств» для студентов направления 220400.62 «Управление в технических системах» (профиль «Управление и информатика в технических системах») очной формы обучения

Часть 2

Воронеж 2012

Составители: канд. техн. наук М.И. Герасимов,

канд. техн. наук Д.А. Ефремов,

инженер Н.С. Лесных

УДК 681.3-181.48

Исследование узлов систем управления: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Схемотехника элементов и устройств» для студентов направления 220400.62 «Управление в технических системах» (профиль «Управление и информатика в технических системах») очной формы обучения. Ч. 2 / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. М.И. Герасимов, Д.А. Ефремов, Н.С. Лесных. Воронеж, 2012.  37 с.

Методические указания содержат теоретические сведения об устройстве и принципах работы исследу­емых узлов, способах исследования и соответствующих программных средствах, предварительное и рабочее задания, определяющие порядок исследования, контрольные и итоговые вопросы.

Предназначены для студентов 4 курса очной формы обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде в  текстовом редакторе MS Word и содержатся в архивированном файле МУ_лаб_СхТ_2.doc.

Табл. 1. Ил. 18. Библиогр.: 12 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Романов

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.Л. Бурковский

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

©  ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012

Лабораторная работа № 9

СРЕДСТВА ВЫВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Цель работы – изучение функционирования цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), определение их характеристик.

1. Теоретические сведения

Функциональное назначение ЦАП

Аналоговая информация, которая выводится из объекта управления (например, устройства ЧПУ), по физическому состоянию может быть либо медленно меняющимся сигналом (напряжением или током), либо импульсным сигналом с изменяющейся скважностью или фазой.

Для вывода аналоговой информации в виде напряжений стандартами предусмотрены следующие рекомендации: выходное напряжение должно находиться в пределах от минус 10 В до плюс 10 В постоянного тока; сопротивление цепей, подключенных к соответствующему выходу УЧПУ (нагрузки), должно быть не менее 2 кОм /6/, выходное сопротивление устройства вывода не более 100 Ом /7/. При этом стандарты не требуют наличия в схеме соответствующих модулей гальванической изоляции выходных цепей от других цепей СУ.

Основными элементами аналоговых модулей вывода являются цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Ниже рассмотрены принципы структурного и аппаратного построения этих преобразователей, а затем даны указания по их экспериментальному ис­сле­до­ванию.

Структура цап

Варианты реализации функциональных преобразователей устройств вывода аналоговых сигналов – цифро-ана­ло­говых преобразователей (ЦАП) известны студентам из предшествующих курсов и /2/. Поэтому приведем о них только основные сведения.

Н а рис. 9.1 дана обобщенная структур­ная схема ЦАП напряжения (ЦАПН), в   которой обозначено:

ИОН – схема задания опорного стабильного напря­жения (погрешность – единицы мВ);

ЦАПТ – цифро-анало­го­вый преобразователь тока, который включает в себя токозадающие резисторы, соединенные по определенной схеме /2/, и коммутирующие элементы, которые управляются от регистра Рг.

Выходной элемент ЦАПН – операционный усилитель с необходимым диапазоном выходного напряжения и коэффициентом усиления по току. При известных характеристиках ЦАПТ величиной R_OC задается диапазон преобразования по напряжению:

(9.1)

где I_i – значение тока в i-ом разряде ЦАПТ; n – количество включенных (установленных) разрядов.

В свою очередь, разрядные токи пропорциональны величине опорного напряжения. В общем случае зависимость выходного сигнала от опорного напряжения и входного кода имеет вид

. ^(9.2)

Максимально возможное значение при a_i=1 для всех разрядов кода составит

^(9.3)