Використання цифрової та мікропроцесорної техніки для технологічних вимірювань.
Під час виконання технологічних вимірювань інколи виникає потреба в різних обчислювальних операціях, пов'язаних з визначенням значень вимірюваних величин і похибок вимірювань. Окрім того, для раціональної організації процесу автоматичного контролю технологічних параметрів потрібно виконувати різні логічні операції. Ці завдання вирішують за допомогою засобів обчислювальної техніки - обчислювальних пристроїв. Обчислювальні пристрої підрозділяють на пристрої безупинної (аналогові) і пристрої дискретної (цифрові) дії.
В аналогових обчислювальних пристроях значення величин, над якими виконуються математичні операції, змінюються безупинно. Вони зображаються у певному масштабі у вигляді інших фізичних величин, наприклад напруги, струму, тиску стиснутого повітря тощо. Результат виконання аналоговими пристроями математичних операцій з'являється одразу після введення вхідних даних. Аналогові обчислювальні пристрої вирізняються простотою і порівняно невисокою вартістю. їх уже давно і широко застосовують у засобах технологічних вимірювань для обробки сигналів вимірювальної інформації, однак через обмежену точність (похибка не менша за ±0,1...0,5 %) їх застосування виявляється доцільним тільки для реалізації відносно простих алгоритмів.
У цифрових обчислювальних пристроях значення величин, над якими виконуються математичні операції, набувають вигляду набору цифр. Кожна цифра, що відповідає визначеному розряду числа, встановлюється на окремому цифровому елементі: тригері, рахунковому колесі тощо. У процесі виконання математичних операцій значення вхідних даних не змінюються. Нові вхідні дані вводяться в цифровий обчислювальний пристрій лише через певний час, потрібний для виконання обчислень. Таким чином, цифрові обчислювальні пристрої працюють переривисто в часі (дискретно). Цифрові обчислювальні пристрої вирізняються практично необмеженою точністю, великими логічними можливостями і значною швидкодією.
Можна виокремити два види цифрових обчислювальних пристроїв як засоби вимірювань: пристрої з незмінюваною програмою обробки інформації та пристрої зі змінюваною програмою обробки інформації.
Пристрої з незмінюваною програмою обробки інформації мають незмінну структуру, що визначається прийнятою програмою обробки інформації, складеною відповідно до реалізовуваних функцій. Будь-яке змінювання реалізовуваної функції потребує змінювання структури обчислювального пристрою. Такі цифрові обчислювальні пристрої, як і аналогові, мають вузьку спеціалізацію.
Цього недоліку позбавлені цифрові обчислювальні пристрої зі змінюваною програмою обробки інформації, які дозволяють розв'язувати будь-які обчислювальні задачі. Ці пристрої являють собою цифрові електронні обчислювальні машини - ЕОМ, міні-ЕОМ, мікро-ЕОМ, МП.
Уведення вимірювальної інформації про технологічні параметри в пристрої цифрової обчислювальної техніки
Сучасні засоби вимірювань технологічних параметрів мають вихідні сигнали у вигляді постійного струму, частоти чи тиску, тобто є аналоговими. Для введення цих сигналів у засоби цифрової обчислювальної техніки потрібно використовувати відповідні перетворювальні (узгоджувальні) пристрої. Загальне, вирішуване при цьому завдання, полягає в перетворенні сигналів ПВП в електричний кодовий сигнал, який сприймається засобами обчислювальної техніки. Найбільш типові структурні схеми пристроїв, використовуваних для узгодженого функціонування засобів вимірювань технологічних параметрів і засобів обчислювальної техніки, показано на рис. 3.
Електричний сигнал постійного струму І перетворюється у кодовий за допомогою АЦП (рис. 3, а, б), а сигнал частоти - за допомогою частотно-цифрового перетворювача (рис. 3, в, г).
Якщо ці перетворювачі використовують для перетворення сигналів декількох ПВП (наприклад, ПВШ-ПВПп), то сигнали по черзі підводяться до АЦП (рис. 3, б) через електричний комутатор.
Для перетворення сигналів тиску р стиснутого повітря, вироблюваних пневматичними ПВП, зазвичай використовують попереднє перетворення тиску в електричний сигнал постійного струму (рис. 3, д, є, ж) за допомогою пневмоелектричних перетворювачів. При цьому, якщо один пневмоелектричний перетворювач і один АЦП застосовуються для перетворення сигналів декількох ПВП, то почергове підключення ПВП до пневмоелектричного перетворювача здійснюється за допомогою пневматичного комутатора (рис. 3, є). Якщо ж для перетворення сигналу кожного пневматичного ПВП використовується індивідуальний пневмоелектричний перетворювач, то за допомогою електричного комутатора (рис. 3, ж) по черзі підключаються ПВШ-ПЕПл до АЦП.
Рисунок 3 - Структурні схеми пристроїв узгодження:
ЕК - електричний комутатор; ЧЦП - частотно-цифровий перетворювач; ПЕП - пневмоелектричний перетворювач; ПК - пневматичний комутатор Кодовий сигнал уводиться в засоби обчислювальної техніки за допомогою приладових інтерфейсів.
Інтерфейс для засобів вимірювань (приладовий інтерфейс) призначено для обміну інформацією між засобами вимірювань, які мають вихідний сигнал у вигляді відповідного коду, і засобами цифрової обчислювальної техніки.