Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

Поскольку реальные АЦП  не могут произвести аналого-цифровое преобразование мгновенно, входное аналоговое значение должно удерживаться постоянным по крайней мере от начала до конца процесса преобразования. Эта задача решается путем использования специальной схемы на входе АЦП- устройства выборки- хранения- УВХ.

Типы АЦП

• АЦП прямого преобразования или параллельный АЦП содержит по одному компаратору на каждый дискретный уровень входного сигнала. В любой момент времени только компараторы, соответствующие уровням ниже уровня входного сигнала, выдадут на своем выходе сигнал превышения. Сигналы со всех компараторов поступают на логическую схему, которая выдает цифровой код, зависящий от того, сколько и какие компараторы показали превышение. Параллельные АЦП очень быстры, но обычно имеют разрешение не более 8 бит, так как имеют большую и дорогую схему. АЦП этого типа имеют очень большой размер кристалла микросхемы, высокую входную емкость, и могут выдавать кратковременные ошибки на выходе. Часто используются для видео или других высокочастотных сигналов.
• Последовательно-параллельные АЦП сохраняя высокое быстродействие позволяет значительно уменьшить количество компараторов, требующееся для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Содержат в своем составе два- три параллельных АЦП. Второй АЦП служит для уменьшения ошибки квантования первого АЦП путем оцифровки этой ошибки. Для увеличения скорости выходного оцифрованного потока данных в последовательно-параллельных АЦП применяется конвейерная работа параллельных АЦП.
• АЦП последовательного приближения или АЦП с поразрядным уравновешиванием содержит компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N- разрядность АЦП.
• АЦП дифференциального кодирования содержат реверсивный счетчик, код с которого поступает на вспомогательный ЦАП. Входной сигнал и сигнал со вспомогательного ЦАП сравниваются на компараторе. Благодаря отрицательной обратной связи с компаратора на счетчик код на счетчике постоянно меняется так, чтобы сигнал со вспомогательного ЦАП как можно меньше отличался от входного сигнала.
• АЦП сравнения с пилообразным сигналом содержат генератор пилообразного напряжения, компаратор и счетчик времени. Пилообразный сигнал линейно нарастает до некоторого уровня, затем быстро спадает до нуля. В момент начала нарастания запускается счетчик времени. Когда пилообразный сигнал достигает уровня входного сигнала, компаратор срабатывает и останавливает счетчик; значение считывается со счетчика и подается на выход АЦП. Данный тип АЦП является наиболее простым по структуре и содержит минимальное число элементов. Вместе с тем простейшие АЦП этого типа обладают довольно низкой точностью и чувствительны к температуре и другим внешним параметрам. Для увеличения точности генератор пилообразного сигнала может быть построен на основе счетчика вспомогательного ЦАП, однако такая структура не имеет никаких преимуществ по сравнению с АЦП последовательного приближения и АЦП дифференциального кодирования.
• АЦП с уравновешиванием заряда содержат генератор стабильного тока, компаратор, интегратор тока, тактовый генератор и счетчик импульсов. Преобразование происходит в два этапа.
• Конвейерные АЦП используют два или более шага-поддиапазона. На первом шаге производится грубое преобразование (с низким разрешением). Далее определяется разница между входным сигналом и аналоговым сигналом, соответствующим результату грубого преобразования. На втором шаге найденная разница подвергается преобразованию, и полученный код объединяется с грубым кодом для получения полного выгодного цифрового значения. АЦП этого типа быстры, имеют высокое разрешение и небольшой размер корпуса.
• Сигма-Дельта АЦП производит аналого-цифровое преобразование с частотой дискретизации, во много раз превышающей требуемую и путем фильтрации оставляет в сигнале только нужную спектральную полосу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЦАП.

ЦАП- устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в  аналоговый сигнал (ток, напряжение или  заряд). Цифро-аналоговые преобразователи  являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в  аналоговое.

Типы ЦАП

• Широтно-импульсный модулятор- простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром низких частот.
• ЦАП передискретизации, такие как дельта-сигма ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов, создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра высоких частот для шума квантования. Большинство ЦАП большой разрядности построены на этом принципе вследствие его высокой линейности и низкой стоимости.
• Взвешивающий ЦАП, в котором каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключенный на общую точку суммирования. Сила тока источника (проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Взвешивающий метод один из самых быстрых, но ему свойственна низкая точность из-за необходимости наличия набора множества различных презиционных источников или резисторов. По этой причине взвешивающие ЦАП имеют разрядность не более восьми бит.
• Цепная R-2R схема является вариацией взвешивающего ЦАП. В R-2R ЦАП взвешенные значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R. Это позволяет существенно улучшить точность по сравнению с обычным взвешивающим ЦАП, так как сравнительно просто изготовить набор прецизионных элементов с одинаковыми параметрами. Недостатком метода является более низкая скорость вследствие паразитной емкости.
• Сегментный ЦАП содержит по одному источнику тока или резистору на каждое возможное значение выходного сигнала. Сегментные ЦАП имеют самое высокое быстродействие, так как для преобразования достаточно замкнуть один ключ, соответствующий входному коду.
• Гибридные ЦАП используют комбинацию перечисленных выше способов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Регулятор представляет собой некоторое управляющее устройство, построенное по схеме 4хполюсника на операционном усилителе. Выход операционного усилителя соединяется со входом через РС функцию. Таким образом достигается характерное управляющее воздействие на входную величину регулятора. Простейшие законы движения И.О. могут быть описаны простейшими регуляторами П и И, более сложные законы движения П, ПД. Программным путем легко обеспечивается задание различных законов управления с высокой точностью регулирования, а также предусматривается адаптация параметров регулятора в случае изменения магнитного потока Двигателя или других параметров системы. Такие системы обеспечивают задание скорости вращения до 1 оборота в минуту и высокую статическую точность от 0,1 до 0,001%, а также стабилизацию скорости с высокими динамическими свойствами.

Функциональная  схема ЭП с прямым цифровым управлением  скоростью от ЭВМ.

Схема

 

Система с прямым цифровым управлением  предусматривает управление ЭП-ом от ЭВМ, включая организацию формирования управляющих импульсов на силовые электронные ключи ТП. В схеме можно выделить основные узлы: генератор импульсов ГИ, устройство синхронизации, датчики полного (постоянного) и прерывистого токов и др.

ГИ может быть реализован как программным, так и аппаратным способом. В ЭВМ вводится программа регулирования скорости вращения с помощью ПИ регулятора, и программа регулирования тока, учитывающая изменение направления протекания тока при логических переключениях преобразователя. Программы позволяют регулировать скорость каждые 10милли секунд, а ток каждую миллисекунду.

Системы ЭП постоянного  тока с микропроцессорным регулированием используют алгоритмы управления, основанные на принципе подчиненного регулирования. Регулирование скорости вращения реализуется программно с помощью ПИ или ПИД регуляторов.

Регулирование тока в  непрерывном режиме осуществляется ПИ регулятором, а в режиме прерывистого тока методом нелинейной коррекции  функции тока якоря или функции  полного тока питающей сети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микропроцессорное управление Электроприводом постоянного  тока.

В ЭП постоянного тока микропроцессорные системы используются в основном для стабилизации скорости и отработки заданного перемещения.

Цифровое регулирование  скорости осуществляется 2мя путями:

1. аналогоцифровым управлением, в который регулятор тока аналогового типа, а регулятор скорости с применением микроЭВМ
2. прямое цифровое управление, в котором на микропроцессорные средства возлагаются функции контроля и управления работой технологического агрегата.

Функциональная  схема ЭП с микропроцессорным  управлением с цифровым регулятором  скорости.

Схема

ЭП с микропроцессорным  управлением с цифровым регулятором  скорости содержит микропроцессорную структуру, ЦАП, СИФУ, РТ, аналоговый датчик тока ДТ, ЦДС. Микропроцессорная структура позволяет программным путем реализовать различные структуры регуляторов, в том числе П, ПЧ, ПИД с переменными коэффициентами для пропорциональной (П), интегральной (И), дифференциальной (Д), апериодической (А) составляющих выходного параметра.

Регулятор представляет собой некоторое управляющее устройство, построенное по схеме 4хполюсника на операционном усилителе. Выход операционного усилителя соединяется со входом через РС функцию. Таким образом достигается характерное управляющее воздействие на входную величину регулятора. Простейшие законы движения И.О. могут быть описаны простейшими регуляторами П и И, более сложные законы движения П, ПД. Программным путем легко обеспечивается задание различных законов управления с высокой точностью регулирования, а также предусматривается адаптация параметров регулятора в случае изменения магнитного потока Двигателя или других параметров системы. Такие системы обеспечивают задание скорости вращения до 1 оборота в минуту и высокую статическую точность от 0,1 до 0,001%, а также стабилизацию скорости с высокими динамическими свойствами.

Функциональная  схема ЭП с прямым цифровым управлением  скоростью от ЭВМ.

Схема

 

Система с прямым цифровым управлением предусматривает управление ЭП-ом от ЭВМ, включая организацию формирования управляющих импульсов на силовые электронные ключи ТП. В схеме можно выделить основные узлы: генератор импульсов ГИ, устройство синхронизации, датчики полного (постоянного) и прерывистого токов и др.

ГИ может быть реализован как программным, так и аппаратным способом. В ЭВМ вводится программа  регулирования скорости вращения с  помощью ПИ регулятора, и программа  регулирования тока, учитывающая  изменение направления протекания тока при логических переключениях преобразователя. Программы позволяют регулировать скорость каждые 10милли секунд, а ток каждую миллисекунду.

Системы ЭП постоянного  тока с микропроцессорным регулированием используют алгоритмы управления, основанные на принципе подчиненного регулирования. Регулирование скорости вращения реализуется программно с помощью ПИ или ПИД регуляторов.

Регулирование тока в  непрерывном режиме осуществляется ПИ регулятором, а в режиме прерывистого тока методом нелинейной коррекции функции тока якоря или функции полного тока питающей сети.

Функциональная  схема цифро-аналоговой системы  позиционного ЭП с цифровым управлением  положения от ЭВМ.

Схема

Позиционный ЭП использует цифроаналоговое управление тиристорным  преобразователем. Схема содержит аналоговую часть, состоящую из регуляторов РС, РТ и цифровую, выполненную на ЭВМ. Связь цифровой и аналоговой частей осуществляется устройством связи с объектом УСО, ЦАП и СЧ. В МП системе осуществляется сравнение заданного положения с действительным, контроль текущего значения положения и вычисления сигнала рассогласования по положению, в зависимости от этого и программируется схема регулятора положения. В ПЗУ записывается несколько возможных структур регулятора положения и в зависимости от выбранной программы на вход ЦАП выдается требуемое задание по скорости ЭП. Схема обеспечивает высокие динамические показатели и высокую точность позиционирования до 0,001%

 

 

 

 

 

Микропроцессорные управления ЭП переменного тока.

ЭП переменного тока регулируются в 2х основных системах: регулятор напряжения АД, преобразователь частоты АД.

Применение микропроцессорной  структурой управления такими ЭП-ми позволяет  обеспечить высокодинамичные процессы.

Система ТРН  АД.

Выполняется либо с прямым цифровым управлением, когда СИФУ реализуется программно, либо СИФУ, реализованное аппаратными средствами.

Функциональная  схема разомкнутой системы асинхронного электропривода системы ТРН АД с  прямым цифровым управлением от ЭВМ.

Схема

Данная схема содержит ряд основных элементов, и датчик состояния сети ДСС и усилитель управляющих сигналов У. Синхронизация работы СИФУ происходит путем сравнения текущего состояния сети с соответствующим сигналом из блока данных памяти ЭВМ. При совпадении сигналов микропроцессор заносит в счетчик таймера начальное число, которое определит амплитуду сигнала, а другой счетчик сформирует сигнал U_α опорная. Затем происходит сравнение 2х сигналов U_α опорная U_α.з.. Разница этих сигналов выдается на электронные ключи. Тиристоры откроются при угле задающего сигнала = α задающему.