Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 9.2. Преобразователи непрерывных величин в цифровой код и цифрового кода в непрерывную величинуПреобразователи непрерывных (аналоговых) величин в цифровой код (АЦП) A/DПреобразователи непрерывных величин в цифровой код являются устройствами, которые преобразуют непрерывную физическую величину в дискретную цифровую форму. Цифровой код характеризуется системой счисления. Напомним, что целое число
где Для двоичной системы счисления
Для десятичной системы счисления
Например, число 35 в десятичной системе счисления равно В настоящее время применяется большое количество преобразователей, которые можно разделить на три группы: 1) преобразователи пространственных перемещений в цифровой код; 2) преобразователи электрических величин (напряжений, токов, сопротивлений) в цифровой код; 3) преобразователи интервалов времени в цифровой код. Преобразователи пространственных перемещений преобразуют в цифровой код углы поворота и линейные перемещения. Преобразователи угол-код делятся на преобразователи считывания и преобразователи последовательного счета. В преобразователях считывания угол поворота вала выдается со считывающего устройства непосредственно в двоичном коде. Основным элементом преобразователя является диск или барабан с кодовой шкалой (маской). На
Рис. 9.2. Преобразователи угол-код типа считывания: а — четырехразрядный кодированный диск с контактным способом съема; б — с фотоэлектрическим способом считывания; в — трансформатор с цилиндрическим сердечником. рис. 9.2, а изображен четырехразрядный кодированный диск. Диск разбит соответственно по числу разрядов на четыре концентрических кольца. Внешнее кольцо соответствует младшему (2°), а внутреннее кольцо старшему При съеме с помощью контактных щеток последние устанавливаются неподвижно в радиальном направлении (рис. 9.2, а). При этом, если щетка находится на проводящем участке (на рис. 9.2, а не заштрихован), то передается 1, а если на непроводящем, то 0. При повороте диска, например, на угол а щетками фиксируется код 0010. При фотоэлектрическом способе считывания (рис. 9.2, б) кодированный диск КД, выполненный из оптического стекла, устанавливается между источниками света направленного излучения ИС и фоточувствительными элементами ФЭ (фотодиодами или фоторезисторами), размещенными по радиусу диска. При этом освещаться и возбуждаться будут только те фотоэлементы, которые находятся под прозрачными участками диска. Сигналы на выходах фотоэлементов после усиления образуют параллельный код двоичного числа, соответствующего углу поворота вала. С помощью фотоэлектрических преобразователей можно реализовать 14-18-разрядный код, что дает возможность получения высокой точности преобразования. При трансформаторном съеме сигнала считывающая головка преобразователя (рис. 9.2, в) выполняется в виде трансформатора с цилиндрическим сердечником 1 из мягкого железа, на котором размещены первичная 2 и вторичная 3 обмотки. Код в виде напряжения снимается со вторичной обмотки. Кодовый диск выполняется из железа. Вырезанные участки (канавки) разрядных колец соответствуют коду 0, а невырезанные части — коду 1. При совпадении считывающей головки Таблица 9.1. Таблица кодов
с канавкой 4 во вторичной обмотке индуктируется малое напряжение, что соответствует коду 0. Если же под головкой окажется невырезанный участок, то напряжение на выходе вторичной обмотки увеличивается, что соответствует коду 1. Достоинство преобразователей с трансформаторным съемом состоит в их высокой надежности. Однако их точность преобразования ограничивается семью-восьмью разрядами. Преобразователи угол — код с обычной двоичной кодовой шкалой на практике, как правило, не применяются, так как имеется вероятность появления ложных кодов. Значительная ошибка считывания может возникнуть из-за того, что в двоичной системе счисления при переходе от одного числа к другому могут меняться цифры сразу в нескольких разрядах. Например, при переходе от числа 7 к числу 8 (см. рис, 9.2, а и табл. 9.1) в первых трех разрядах код 1 сменяется кодом 0, а в четвертом код 0 сменяется кодом 1 и поэтому при небольшом сдвиге щетки в старшем разряде, как показано на рис. 9.2, а, будет сниматься код 0000 (т. е. 0), а не код 1000 (т. е. 8). Для устранения Два соседних числа, записанные в коде Грея (табл. 9.1), различаются цифрой лишь одного разряда. Благодаря этому значительно снижается вероятность ошибки считывания. Согласно кодовой
Рис. 9.3. Кодовые маски: а - двоичного кода; б — кода Грея; в — кода Баркера» маске Грея (рис. 9.3, б), при переходе от одного числа к другому прозрачные и затемненные участки сменяются только в одном разряде. В этом случае ошибка считывания не превышает единицы младшего разряда. От обычного двоичного кода перейти к коду Грея можно путем логического сложения (сложения без переноса) числа в обычном двоичном коде
Здесь
Для перехода от кода Грея к двоичному можно воспользоваться схемой
Например, число 45 в коде Грея
Код Грея преобразуется в обычный двоичный код с помощью специальных схем. В маске кода Баркера (рис. 9.3, в) каждый разряд двоичного кода, кроме первого, представляется двумя подразрядами А и Б. Число элементов считывания равно Если код
Рис. 9.4. Фотоэлектрический преобразователь угол — число импульсов типа последовательного счета: а — непрозрачный диск с прорезями; б - схема преобразователя (ИС — источник света).
Рис. 9.5. Преобразователь угол — временной интервал — код типа последовательного счета с фазовращателем: с — блок схема; б — временная диаграмма. рядном двоичном коде и поэтому отпадает необходимость в дополнительных Преобразователях. В преобразователях, работающих по методу последовательного счета, угол поворота вала преобразуется в количество импульсов. В простейшем случае для этого используется закрепленный на валу диск или барабан, разделенный метками на проводящие (прозрачные) и непроводящие (непрозрачные) участки (рис. 9.4). Сигнал может сниматься контактным, фотоэлектрическим, индуктивным и другими способами. При повороте диска в считывающем устройстве СУ формируются импульсы, число которых зависит от угла поворота вала и плотности меток. Импульсы поступают на счетчик СТ. Более широкое применение нашли преобразователи, работающие по методу счета, осуществляющие последовательное преобразование угол — временной интервал — код. Среди них чаще всего применяются преобразователи с фазовращателями (рис. 9.5, а). Угол поворота вала а равен сдвигу фазы напряжения
Рис. 9.6. Преобразователь напряжение-код по методу последовательного счета с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал: а — схема: б - формы сигналов. периоду нулевые детекторы Преобразователи напряжения в цифровой код. Преобразователи напряжение-код делятся на преобразователи, работающие по принципу последовательного счета и по принципу сравнения (взвешивания). Для преобразователей, работающих по принципу последовательного счета (рис. 9.6, а), характерно промежуточное преобразование измеряемого напряжения их во временной интервал Таким образом, при
где В преобразователях напряжение-код, работающих по принципу сравнения, преобразуемое напряжение их последовательно сравнивается
Рис. 9.7. Преобразователь напряжение-код по принципу сравнения.
Рис. 9.8. Преобразователь напряжение-код с обратной связью. с эталонными напряжениями Преобразователи с эталонными источниками напряжения обладают высоким быстродействием, но имеют невысокую точность. Поэтому среди преобразователей, работающих по принципу сравнения, нашли применение преобразователи с обратной связью (рис. 9.8). Цикл работы начинается со сброса счетчика СТ в нулевое положение Преобразователи напряжение-код, построенные по принципу сравнения и вычитания, имеют меньшее время преобразования, чем преобразователи последовательного счета, но более сложны.
|
1 |
Оглавление
|