Эталонный ответ контрольного задания № 18

18.1. Наиболее целесообразно использовать емкостной преобразователь уровня.

18.2. Функциональная схема устройства имеет следующий вид:

18.3. Схема имеет следующий вид:

18.4. Выходную мощность увеличить с помощью усилителя мощности. Простейшая схема его имеет вид:

18.5. В реальных емкостных преобразователях величины емкости обычно невелики (единицы пикофарад - десятки пикофарад), и для питания мостов приходится применять генераторы высокой частоты. При этом на точность преобразования существенно влияют паразитные емкости и внешние наводки.

18.6. Существуют следующие методы линеаризации характеристики преобразования: последовательное соединение звеньев с симметричной характеристикой преобразования, использование глубокой отрицательной обратной связи.

18.7. Схема имеет следующий вид:

18.8. Уменьшение порогового напряжения достигается включением диодов в цепь обратной связи ОУ.

18.9. Защиту схемы можно выполнить с помощью двух диодов

18.10. Упрощенная схема преобразователя напряжения в частоту имеет следующий вид:

Контрольное Задание № 19

Разработать многоточечную структуру ИИС для измерения в цифровойформе перемещения, температуры и давления на 50 объектах. Для измерения перемещения выбрать трансформаторный преобразователь перемещений, температуры-термопару, переменного давления-пьезоэлемент.

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

1.1. Разработать функциональную схему ИИС, измеряющую входные величины погрешностью, не более 1%.

1.2. Что необходимо учесть при выборе частоты питания трансформа-торного преобразователя?

1.3. Какие преобразования сигнала с датчиков необходимо осуществить для ввода информации в ЭВМ?

1.4. Пьезоэлемент имеет емкость С и внутреннее сопротивление R_вн . Чему равна постоянная времени пьезопреобразователя?

1.5. Какой интерфейс целесообразно использовать для того, чтобыИИС можно было подключить к ЭВМ любого типа?

1.6. Какова должна быть минимальная разрядность АЦП в ИИС с микроконтроллерами и после какого функционального элемента он включается в данной системе?

1.7. Чему равно время самого длинного цикла преобразования, если термопара является самым инерционным элементом с постоянной времени τ?

1.8. На какой элементной базе могут быть выполнены коммутаторы?

1.9. Пояснить устройство и принцип действия термопары.

1.10. Чему должен быть равен период дискретизации информационного сигнала, имеющего в составе спектра максимальную частоту F_max?

1.11. Какие особенности будут иметь характеристики нормирующих усилителей для разных измерительных преобразователей?

1.12. Нарисуйте схему включения трансформаторного преобразователя перемещений.

Эталонный ответ контрольного задания № 19

2. При выборе частоты питания трансформаторного преобразователя необходимо учесть следующие факторы: допустимую частоту или скорость перемещения контролируемого объекта, связанную с погрешностью измерения и допустимую максимальную рабочую частоту материала магнитопровода индуктивного преобразователя.

3. Нормирование выходного сигнала, коммутирование, аналого-цифровое преобразование 4. Постоянная времени равна произведению R_вн на С. 5. Интерфейс "КАМАК"

6. АЦП должен иметь разрядность не менее 8 двоичных разрядов и должен быть включен после коммутатора

7. Для того, чтобы ограничить погрешность на уровне 1%, самый длинный цикл преобразования должен быть не менее 4,7 τ + время работы коммутатора и АЦП

8. Коммутаторы напряжения могут быть выполнены, например, на микросхемах 590 серии, выполненных на основе КМДП-технологии

9. Термопарой называют простейшую замкнутую электрическую цепь, состоящую из двух разнородных проводников или полупроводников, соединенных последовательно. При нагревании одного места соединения (спая) возникает термо-ЭДС, пропорциональная разности температур горячего и холодного спаев нагрева (эффект Зеебека).

10. По теореме Котельникова для передачи сигнала с максимальной частотой непрерывного спектра f_max достаточно передавать его отдельные значения через интервалы времени. При выборе частоты опроса f_опр необходимо соблюдать условие .

11. Нормирующий усилитель для трансформаторного преобразователя усиливает только переменное напряжение, для термопары усилитель должен иметь малый дрейф нуля, для пьезоэлемента - высокое входное сопротивление

12. Схема включения трансформаторного преобразователя перемещений

Контрольное задание № 20

Разработать многоканальную структуру ИИС для измерения в цифровой форме перемещения, скорости и ускорения 3-х независимых входных величин. Погрешность измерения не более 5%.

Выполните задание и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

20.1. Разработать функциональную схему ИИС.

20.2. Какие датчики можно использовать для измерения перемещения, скорости, ускорения?

20.3. Какие физические процессы имеют место в этих датчиках и как они работают?

20.4. Какой из датчиков имеет максимальную инерционность и чем она вызвана?

20.5. Какова должна быть разрядность АЦП для обработки сигналов с выбранных аналоговых датчиков (привести расчет для подтверждения выбора)?

20.6. Какие магистральные стандартные интерфейсы рекомендуется использовать при разработке ИИС?

20.7. Перечислите основные интерфейсные функции КОП.

20.8. Нарисуйте схему включения одного из датчиков.

20.9. Какое функциональное устройство нужно использовать для получения информации об ускорении объекта, если в качестве входного сигнала используется сигнал с датчика скорости?

20.10. В чем преимущество многоканальной ИИС по сравнению с другими известными структурами?

1. Цапенко М.П. Информационно-измерительные системы. М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Микропроцессоры. Т. 1, 2. Под ред. Преснухина. М., 1986.