Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



.Логический. ;анализатор

Синхронизатор

Блок I функциональный.

Системная шина блока управления

Интерфейс КОП

Канал

передачи информации

Интерфейс индикатора

Канал синхронизации

АО А1 А2 A3 А4

*]Канап приёма информации

□□□□□□□□□□OD

□□□□□□□□□□□□ Передняя панель

Рис. 2.27. Структурная с\ема блока управления

ния (канал вывода информации); синхронизация ввода-вывода осуществляется по третьему каналу - каналу синхронизации - сигналами, передаваемыми из блока управления.

Передача информации в каналах осуществляется через импульсные трансформаторы для обеспечения гальванической развязки.

На рис. 2.26 показана упрошенная схема распределения команд управления функциональным блоком. Все приемные регистры, осуществляющие непосредственное управление, подключены информационными входами параллельно к шине данных. Информация записывается в тот регистр, адрес которого устанавливается на адресной шине (в двоичном коде) в момент появления разрешающего импульса на шине (разрешения записи).

Аналого-цифровой преобразователь, примененный в приборе, реализует принцип двойного интегрирования. Запуск АЦП осуществляется по внешней команде, вырабатываемой в блоке управления.

Блок управления БУ (рис. 2.27) предназначен для осуществления взаимосвязи между функциональным блоком и оператором (непосредственно или через КОП). Структура и принцип работы БУ определяются задачами реализации рассмотренных выше алгоритмов работы прибора, задачами автоматической калибровки, обработки информации и интерфейса. Функции, выполняемые БУ, можно разделить на два вида: функции обмена информацией с внешней средой (оператором или КОП) и функции управления аналоговым блоком в процессе выполнения

измерений. Основу работы БУ составляет встроенная микро-ЭВМ на базе микропроцессора. В целом БУ состоит из микро-ЭВМ, содержащей платы центрального процессора ЦП, постоянного запоминающего устройства ПЗУ и оперативного запоминающего устройства ОЗУ. Ъ ПЗУ хранится полная рабочая программа, запрограммированная при выпуске прибора и неизменная в течение всего срока службы, ОЗУ служит для хранения индицируемых данных, результатов промежуточных вычислений и других переменных величин, сохраняемых только в процессе работы прибора. Вторая часть БУ - устройства связи или интерфейсы, соединяющие микро-ЭВМ с различными блоками прибора. Информация о временных интервалах, необходимых для автокалибровки прибора, о температуре внутри аналогового блока прибора представляется узлом синхронизации БУ.

Интерфейсы КОП вьшолняют функцию связи прибора с КОП. С одной стороны он подключен к системной шине БУ, с другой - к коммутатору, устанавливающему режим работы прибора при дистанционном управлении. Интерфейс КОП реализует механическую, электрическую и частично логическую совместимость с каналом общего пользования. Блок интерфейса индикатора осуществляет управление передней панелью прибора: платой индикатора и платой кнопок. Здесь применены прогрессивные методы взаимодействия микро-ЭВМ с передней панелью - мультиплексная индикация и сканирование кнопочной матрицы с целью обнаружения нажатой кнопки.



Очистка по питанию

Программа обработки данных

Программа

связи с аналоговым блоком

Программа автотео-тирования и начальной установки

Программа вольтметра и дифференциального вольтметра ( V и Л V )

" Программа ИКН

Программа -1

автокалибровки

Переход

по запросу

прерьшания

индикатора

Программа

Переход

обслуживания

по запросу

передней

прерывания

панели

кнопок

Программа обслуживания КОП

Переход

по запросу

прерьшания

Рис. 2.28. Алгоритм работы блока управления

Блок сопряжения управляющий БСУ осуществляет специальную (последовательную) связь между микро-ЭВМ и функциональным блоком.

Все платы БУ связаны единой системой пшны. Всякий обмен информацией внутри блока управления и с функциональной секцией осуществляется по системной шине блока управления ведущим модулем - центральным процессором ЦП, т. е. одно из устройств, участвующих в обмене, всегда ЦП, а другое определяется рабочей программой. Так, например, если информацию из аналогового блока необходимо записать в ОЗУ, то она будет принята ЦП, а затем передана из ЦП в ОЗУ. Схема программного обеспечения работы прибора (рис. 2.28) совместно со структурной схемой БУ (рис. 2.27) позволяют проследить работу прибора в целом.

При включении прибора в сеть производится «очистка по питанию»: удержание ЦП в исходном состоянии до тех пор, пока напряжения источников питания не достигнут номинальных значений, после чего начинается выполнение программы автотестирования - самоповерки и подпрограммы, выполняющей начальные установки. Программа автотестирования проверяет все узлы БУ и работоспособность канала связи с аналоговым блоком. В случае отказа какого-либо узла на индикаторном табло высвечивается мнемоническое обозначение «НЕ

РАБ - XX», где XX - десятичное число от 00 до 99, соответствующее виду неисправности. В случае неисправности табло загорается светодиодный индикатор «Отказ».

Предусмотрены два способа обмена ин-

формацией ЦП с внешними устройствами: программируемый и по прерыванию.

В первом случае обмен информацией с внешним устройством производится по текущей программе, причем ЦП должен периодически обращаться к внешнему устройству, определяя, не появилась ли у него новая информация. При втором способе обмена работа процессора по текущей программе прерывается, если от внешнего устройства поступил сигнал о его готовности обменяться информацией, и он переходит на подпрограмму обслуживания данного устройства. Завершив обслуживание, процессор продолжает выполнение прерванной программы.

В микро-ЭВМ реализована восьмиуров-невая приоритетная система прерывания, позволяющая обслуживать восемь внешних устройств, причем запросы с более высоким уровнем приоритета могут прерывать подпрограммы, обслуживающие запросы более низкого уровня приоритета, но не наоборот.

2.6. ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И СИЛЫ ТОКА С ПОМСМЦЬЮ ЦИФРОВЫХ ПРИБОРОВ

2.6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При измерении напряжения и тока все большее применение находят цифровые измерительные приборы (ЦИП) - цифровые вольтметры (ЦВ) и амперметры и АЦП (этот термин общепринят, но не является достаточно строгим, более правильно вместо термина АЦП применять термин «непрерьш-но-дискретный преобразователь») напряже-



ния и тока. В ЦИП происходит преобразование непрерывного входного сигнала в дискретный выходной сигнал, представленный в цифровой форме. Распространение ЦИП обусловлено не только известными достоинствами этих средств измерений как автономных приборов - малой погрешностью измерений, высоким быстродействием и чувствительностью, отсутствием субъективной ошибки отсчета результата измерений, возможностью автоматизации процесса измерения и других, но и их возросшей ролью как звеньев современных информационно-измерительных систем (ИИС), реализованных на методах цифровой обработки информации. Измерительным устройством большинства ИИС при малых скоростях обработки информации являются ЦВ, а при больших - быстродействующие АЦП напряжения или тока.

Принцип работы ЦИП основан на дискретном представлении непрерывных величин. Непрерывная величина x(t) - величина, которая может иметь в заданном диапазоне Д бесконечно большое число значений в интервале времени Т при бесконечно большом числе моментов времени (рис. 2.29, а). Величина может бьггь непрерывной либо по значению, либо по времени. Величину непрерывную по значению и прерывную по времени называют дискретизированной (рис. 2.29,6). Значения дискретизированной величины от-


Рис. 2.29. Дискретное представление непрерывной величины х(/): а - непрерывная величина; б - дискретизирован-ная величина; е - квантованная величина; г - дискретизированная и квантованная величины

личны от нуля только в определенные моменты времени. Величину непрерывную во времени и прерывную по значению называют квантованной (рис. 2.29, в). Квантованная величина в диапазоне Д может принимать только конечное число значений: Непрерывная величина может быть дискретизированной и квантованной (рис. 2.29, г).

Процесс преобразования непрерывной во времени величины в дискретизированную путем сохранения ее мгновенных значений только в детерминированные моменты времени г,, • > ff. • tn (моменты дискретизации) называют дискретизацией. Интервал времени At между ближайшими моментами дискретизации называют шагом дискретизации. Простейшим примером дискретизации , являегся периодическое запоминание мгновенных значений непрерывной величины с помощью аналогового запоминающего устройства на входе АЦП

Процесс преобразования непрерывной по значению величины в квантованную путем замены ее мгновенных значений ближайшими фиксированными значениями ,

Х, Х„, которые могут быть образованы по определенному закону с помощью мер, назьгеается квантованием. Разность Дх между двумя детерминированными значениями называют ступенью (шагом) квантования. При квантовании теряется часть информации (Д,, Д2, Aj, Д„) о значении непрерывной величины. Полученное в результате квантования значение (Х, Х известно с точностью, определяемой погрешностью меры. При измерении времени дискретизация теряет смысл и имеет смысл только процесс квантования самого времени.

Шаг дискретизации At и ступень квантования Дх могут быть как постоянными (равномерная дискретизация или квантование), так и переменными (неравномерная дискретизация или квантование).

Измерительный процесс, включающий в себя в общем случае дискретизацию, квантование и кодирование, называют аналого-цифровым преобразованием, а измерительный преобразователь, автоматически осуществляющий этот процесс,- АЦП. Под кодированием понимают получение по определенной системе правил числового значения квантованной величины в виде комбинации цифр (дискретных сигналов).

Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущность работы любого ЦИП, в том числе ЦВ и АЦП напряжения и тока; ЦВ и АЦП напряжения (тока) различаются своим назначением и как следствие этого - основными характеристиками - точ-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [13] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0103