15. Генерация цифровых импульсных сигналов

15

15.Генерация цифровых импульсных сигналов

Вэтой главе рассматриваются способы генерации цифровых импульсных сигналов с помощью встраиваемых устройств сбора данных и модулей FieldPoint.

15.1. Общие сведения о генерации цифровых импульсных сигналов

Некоторые измерительные приборы могут генерировать импульсный сигнал, используя встроенный счетчик/таймер. На рис. 15-1 показаны примеры отрицательного (0 В) и положительного (5 В) импульсов.

Формируются импульсы на импульсном выходе счетчика.

Рис. 15-1. Положительный импульс (High Pulse) и отрицательный импульс (Low Pulse)

Одиночные импульсы и импульсные последовательности могут использоваться в качестве сигналов синхронизации, сигналов разрешения или стробирования, сигналов запуска измерений или генерации. Одиночный импульс известной длительности можно использовать для определения неизвестной частоты или для запуска процесса сбора данных, а импульсную последовательность известной частоты – для определения длительности некоторого сигнала.

На рис. 15-2 и 15-3 показано, из каких элементов состоит импульс и импульсная последовательность.

15. Генерация цифровых импульсных сигналов

Рис. 15-2. Составные части импульса

Counter Starts – старт счетчика; Initial Delay – начальная задержка; Low Time (Tlow) – длительность низкого уровня;

High Time (Thigh) – длительность высокого уровня

Рис. 15-3. Составные части последовательности импульсов

·Начальная задержка – это интервал времени, в течение которого выход сохраняет пассивное состояние перед генерацией импульса.

·Длительность высокого уровня Thigh – время, в течение которого уровень сигнала равен 5 В.

·Длительность низкого уровня Tlow – время, в течение которого уровень сигнала равен 0 В.

Период следования импульсов T равен сумме длительностей высокого и низкого уровней. Частота – это величина, обратная периоду.

Еще одной характеристикой импульсных сигналов является коэффициент заполнения (Duty Cycle) (рис. 15-4). Коэффициент заполнения kdc импульсов с разными длительностями высокого и низкого уровней определяется по следующей формуле:

kdc = Thigh T

Коэффициент заполнения принимает значения между 0 и 1 и часто выражается в процентах. Коэффициент заполнения импульса с

15. Генерация цифровых импульсных сигналов

равными длительностями высокого и низкого уровня равен 0.5 или 50%. Коэффициент заполнения, больший 50 %, показывает, что длительность высокого уровня больше длительности низкого уровня, а коэффициент заполнения, меньший 50%, показывает, что, наоборот, длительность низкого уровня больше, чем длительность высокого уровня.

Рис. 15-4. Коэффициент заполнения импульса (Duty Cycle)

Прежде, чем генерировать импульсы, необходимо определить, какими должен быть вид и параметры выходного сигнала: импульс или последовательность импульсов, значения частоты или длительности импульса, требуемое количество импульсов опорной частоты. Если главным параметром является частота, нужно определить коэффициент заполнения. Если главный параметр – длительность, необходимо указать длительность высокого уровня, т.е. интервал времени, в течение которого уровень импульса равен 5 В, и длительность низкого уровня, т.е. интервал времени, в течение которого уровень импульса равен 0 В. Выходной сигнал счетчика будет соответствовать заданному режиму генерации.

Исходное состояние выхода определяет полярность формируемых импульсов. Если исходное состояние – низкий уровень, то после старта в течение времени начальной задержки на выходе удерживается этот

15. Генерация цифровых импульсных сигналов

уровень, затем происходит переключение на высокий уровень, удерживаемый в течение времени Thigh, по истечении которого происходит возврат на низкий уровень (рис. 15-5). Далее длительности высокого и низкого уровней повторяются для каждого импульса.

Рис. 15-5. Исходный низкий уровень

Generation Complete – генерация завершена

Если исходное состояние – высокий уровень, то после старта в течении времени начальной задержки на выходе удерживается высокий уровень, затем происходит переключение на низкий уровень, удерживаемый в течение времени Tlow, по истечении которого происходит возврат на высокий уровень (рис. 15-6). В обоих случаях выход возвращается в исходное (после старта) состояние после окончания генерации импульсов.

Рис. 15-6. Исходный уровень – высокий

Изменять длительности высокого и низкого уровня непрерывной последовательности импульсов можно в любой момент времени, даже при работающем приложении. Это полезно при решении задач широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая применяется в системах управления с контурами пропорционально-интегрально- дифференциального регулирования (ПИД).

15.Генерация цифровых импульсных сигналов

15.2.Генерация цифровых импульсных сигналов с использованием VI NI-DAQmx

Вблок-диаграмме на рис. 15-7 для генерации последовательности импульсов используются VI NI-DAQmx. VI NI-DAQmx Create Channel

определяет параметры последовательности импульсов: в исходном состоянии на выходе счетчика устанавливается низкий уровень, формируется импульс частотой 10 Гц с коэффициентом заполнения 50%. Это означает, что импульс начинается с положительного перепада, имеет высокий уровень в течение 50 мс, затем происходит переход к низкому уровню, который длится тоже 50 мс. VI DAQmx Timing настраивает счетчик на формирование 5 импульсов, после чего должен произойти останов. VI DAQmx Start активизирует счетчик и запускает генерацию импульсов. VI DAQmx Wait Until Done обеспечивает устойчивое выполнение задания при завершении приложения. Если не применять этот VI, то при нештатном завершении работы приложения могут быть сформированы не все заданные 5 импульсов.

Рис. 15-7. Генерация импульсов с помощью VI NI-DAQmx