Автоматизация сбора и первичной обработки информации

23 Если во входном сигнале имеются гармонические составляющие с более высокой частотой, чем частота квантования, то при восстановлении аналогового сигнала они вызовут разностные частотные составляющие, искажающие сигнал. Для предотвращения такого искажения следует использовать фильтр нижних частот, который бы не пропускал все составляющие сигнала, имеющие частоту выше частоты квантования. Только при этих условиях процесс квантования не вызовет потерь информации, содержащейся во входном сигнале. Естественно, характер предварительной обработки зависит почти полностью от вида датчика. Всевозможные датчики имеют самые разнообразные выходные сигналы. Возьмем, например, три температурных датчика: в термопаре (в зависимости от температуры) изменяется напряжение; в терморезисторе – сопротивление; в полупроводниковом диоде – электрический ток. Предварительная обработка упрощает и облегчает дальнейшие операции над сигналами. Кроме этого, могут быть предприняты специальные функциональные преобразования сигнала с целью линеаризации передаточной функции датчика. Отфильтрованный сигнал поступает через аналоговый мультиплексор на устройство слежения (выборки/хранения). Применение мультиплексора позволяет в режиме разделения времени использовать единственный АЦП для многих каналов, экономя тем самым дорогостоящее оборудование. Преобразование аналоговой величины в цифровую всегда происходит за конечный промежуток времени. В течение этого промежутка сигнал на входе АЦП должен поддерживаться неизменным. Эту функцию выполняет устройство выборки/хранения, сигнал на выходе которого пропорционален сигналу на входе до тех пор, пока не последует команда запоминания (рис. 2.3), после которой сигнал на выходе остается постоянным в течение промежутка времени, необходимого для преобразования сигнала в цифровую форму. АЦП преобразует уровень напряжения на входе в соответствующую цифровую величину. Далее цифровые данные через интерфейсные схемы поступают на общую магистраль микроЭВМ, где подвергаются операциям нормализации, фильтрации, сглаживания, сжатия и т.д. В УСД и микроЭВМ сигнал подвергается операциям первичной обработки. Итак, исходя из требований ввода информации в микроЭВМ, структура УСД должна содержать: - блок преобразователя аналоговых сигналов датчика в цифровые коды (АЦП); - цифровые и аналоговые коммутаторы; - аналоговые вычислительные устройства; - цифровые и аналоговые каналы связи. Различные требования по стоимостным и техническим характеристикам, предъявляемые к УСД, определяют возможность вариации структуры УСД на основе выбора метода первичной обработки аналоговых сигналов. 2.1.1. Последовательная схема УСД Наиболее простой, обеспечивающей относительно низкое качество преобразования, является условно-последовательная структура УСД, показанная на рис. 2.4. Рис.2.3 Команда Вход Запоминание Слежение t t U Рис. 2.4 От датчиков Аналоговые входы Устройство управления Согласующее устройство Мульти плексор Схема выборки хранения К микроЭВМ АЦП D D