1. Теоретические обоснования разработки.
Среди широкого разнообразия измерительных параметров одним из основных является температура. Ее измерение необходимо во всех сложных технологических процессах. Большое разнообразие датчиков температуры, работающих на различных физических принципах и изготовленных из различных материалов, позволяет измерять ее даже в самых труднодоступных местах – там, где другие параметры измерить невозможно. Так например, в активной зоне атомных реакторов установлены только датчики температуры, измерение которой позволяет оценить другие теплоэнергетические параметры, такие как давление, плотность, уровень теплоносителя и т.д.
В повседневной жизни, в быту также применяются датчики температуры, например для регулирования отопления на основании измерения температуры теплоносителя на входе и выходе, а также температуры в помещении и наружной температуры; регулирование температуры нагрева воды в автоматических стиральных машинах; регулирование температуры электроплит и т.п.
Сбор информации ведется по разным каналам. Наиболее широкое применение нашли частотное и временное разделения каналов связи. Рассмотрим достоинства и недостатки временного разделения.
Достоинства:
1) Использование цифрового сигнала при передаче сообщения.
2) Возможность передачи избыточной информации для восстановления полученного сигнала.
3) Высокая помехоустойчивость систем.
4) Более простая реализация систем.
5) Повышенная защищенность каналов от несанкционированного доступа.
Недостатки:
1) Широкая полоса частот для организации канала.
2) Зависимость полосы частот от количества каналов и частоты дискретизации.
3) Трата частотного ресурса на передачу избыточной информации для восстановления сигнала.
Структура подсистемы сбора информации.
В данном разделе определится состав проектируемого устройства. Структурная схема приведена на рисунке 1.
Рис.1 Структурная схема подсистемы сбора аналоговой информации
Первичные измерительные приборы ПИП, установленные в каждом из каналов сбора информации, представляют собой измерительные мосты Уитстона. Напряжение, пропорциональное измеряемой температуре, усиливается измерительными усилителями ИУ, установленными в каждом из каналов, и передается на сигнальные входы аналогового мультиплексора MS. Частота и последовательность подключения каналов к выходу мультиплексора определяется последовательностью кодов, поступающих на управляющие входы мультиплексора. Коды управления формируются на выходе делителя частоты с коэффициентом деления 3. На вход данного делителя поступает частота, формируемая делителем частоты ДЧ из частоты опорного генератора G. Для того, чтобы выдержать нагрузочную способность системы сбора информации на выходе мультиплексора включен усилитель У, выполненной на ОУ.
Расчеты и выбор необходимой элементарной базы.
Для проектирования модуля необходимо выделить функциональные узлы, которые составят элементную базу, это: измерительная схема, содержащая мост Уитстона, усилители входных сигналов с собственным коэффициентом усиления, построенные на основе операционных усилителей, генератор опорной частоты, равной 2,4 МГц, делитель частоты, реализующий промежуточное деление частоты опорного колебания, формирующий код управления схемой мультиплексирования сигналов от датчиков. MS - аналоговый коммутатор (мультиплексор), позволяющий последовательно передавать в общую точку сигналы от датчиков.