Category: ацп

Сен 05 2011

Фото прибора

Фото нового прибора (двухканальный вариант)

Июл 17 2011

Прецизионный АЦП с гальванической развязкой

Рассматривается прецизионный АЦП с гальванической развязкой, обладающий крайне высоким входным сопротивлением, малыми токами входа, высокой температурной стабильностью. Возможна настройка АЦП на различные диапазоны входных сигналов. Высокое входное сопротивление позволяет подключать самые различные датчики, в том числе обладающие достаточно высоким внутренним сопротивлением.

Структурная схема АЦП приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема АЦП.

Непосредственно аналого-цифровое преобразование выполняет АЦП AD7792 (16 бит) либо AD7793 (24 бит). Входным буфером, обеспечивающим высокое входное сопротивление, является инструментальный усилитель AD8220. Коэффициент усиления инструментального усилителя задается прецизионным резистором R2 (выделен красным). Фильтрация сигнала осуществляетя фильтром R1C1.

Выход инструментального усилителя сдвигается вверх на величину 2500 mV (1/2 напряжения питания), для того, чтобы вывеси нулевой уровень входного сигнала на половину шкалы АЦП. В качестве источника напряжения сдвига используется внешний источник опорного напряжения REF192. Его выходное напряжение подается на вход сдвига инструментального усилителя и на вход (-) АЦП через буфер-повторитель.

Такой АЦП позволяет измерять постоянные входные напряжения, поступающие с датчиков, обеспечивая точность порядка 0,05% полного диапазона (точность зависит от режима работы АЦП и может быть повышена).

Следует отметить, что при подключении АЦП по схеме, изображенной на рисунке, зависимость кода АЦП от напряжения будет обратной, т.е. при нулевом сигнале код АЦП будет около 32768 (16-битный АЦП, биполярный режим), при максимальном входном напряжении код АЦП будет иметь околонулевое значение.

Схема, изображенная на рисунке рассчитана только на положительные значения входного сигнала, однако она с легкостью может быть использована и для датчиков с двуполярным выходом. Для этого питание инструментального усилителя должно осуществляться от источников как положительного, так и отрицательного напряжения.

Встроенный В АЦП усилитель с программно переключаемым коэффициентом усиления позволяет реализовать «интеллектуальный» алгоритм работы АЦП, при котором коэффициент усиления будет автоматически переключаться в зависимости от уровня входного сигнала. Это позволит существенно повысить точность измерения в случае, если выходной сигнал датчика может изменяться в широких пределах.

Июн 26 2011

Платы нового прибора

Четырёхканальный вариант:

Двухканальный вариант:

Две модификации прибора сделаны на базе одинаковых плат.

На нижней плате расположен источник питания, силовые цепи и АЦП, на верхней плате расположены ЦАП,  микроконтроллер и интерфейсы.

Июн 22 2011

Новая плата — 2

Двухканальная версия той же платы, что и в предыдущем посте.

Плата содержит:

  • входные усилители (2 аналоговых входа с диапазонами входных сигналов 0-35 мВ и 0-250 мВ)
  • устройства обнаружения обрыва входных цепей
  • 2 АЦП (16 или 24 бит), полностью изолированных друг от друга и от источника питания
  • дискретные выходы (твердотельные реле с переключающими контактами, коммутация нагрузки AC 220В 150мА),
  • один силовой ключ управления нагревателями (на фото не установлен), силовая часть гальванически изолирована
  • устройства обнаружения обрыва в цепи нагревателей
  • устройства защиты силовых цепей от короткого замыкания
  • устройство аварийного отключения источника питания силовых цепей
  • датчик температуры

Июн 17 2011

Новая плата

Плата содержит:

  • входные усилители (4 аналоговых входа с диапазонами входных сигналов 0-35 мВ и 0-250 мВ)
  • устройства обнаружения обрыва входных цепей
  • 4 АЦП (16 или 24 бит), полностью изолированных друг от друга и от источника питания
  • дискретные выходы (твердотельные реле с переключающими контактами, коммутация нагрузки AC 220В 150мА),
  • силовые ключи управления нагревателями (2 шт, на фото не установлены), силовая часть гальванически изолирована
  • устройства обнаружения обрыва в цепи нагревателей
  • устройства защиты силовых цепей от короткого замыкания
  • устройство аварийного отключения источника питания силовых цепей
  • датчик температуры

Дек 14 2010

ПИД-регулятор

Реакция ПИД-регулятора, управляющего тепловым объектом, на изменения значения уставки.

На рисунках хорошо видно, что объект имеет существенные нелинейности: время изменения температуры снизу вверх примерно в два раза меньше, чем в обратном направлении, изменение температуры на одинаковую величину (50°С) с уровня 600°С до уровня 650°С приводит к несколько иному переходному процессу, чем изменение температуры с уровня 650°С до уровня 700°С.

В результате регулятор удерживает температуру с точностью +/-0,5 °С, эту точность можно ещё немного повысить. Перерегулирование во всех случаях не превышает 5°С (при скачке уставки 50°С).

На рисунках приведены кривые переходных процессов в регуляторе. Желтая линия — величина рассогласования (вход регулятора) в градусах * 1000, красная кривая — выходной сигнал регулятора (он смещён так, чтобы при нулевой сумме П-, И- и Д-составляющих соответствовать температуре 650°С). Остальные кривые отображают выходы отдельных составляющих регулятора. Время  указано в секундах.


Рис. 1. Переходный процесс при изменении температуры с 600°С до 650°С

Рис. 2. Переходный процесс при изменении температуры с 650°С до 600°С

Ещё графики под катом.

Read more »

Дек 13 2010

Очень старая разработка

Контроллер для промышленного применения. Содержит 4 входа термосопротивлений, 6 дискретных входов и 8 выходов реле (220 В, 5 А) и интерфейс связи Modbus (RS-485). Всё это работает под управлением микроконтроллера Fujitsu.

С крышкой он выглядит так (под катом):

Read more »

Дек 12 2010

Интерфейс прибора

Интерфейс прибора реализован на базе монохромного индикатора разрешением 128х64, и включает в себя 35 различных экранов, в которых выполняются все манипуляции с прибором, включая его наладку и тестирование всех узлов (ЦАП, АЦП, все дискретные входы и выходы), установку параметров алгоритма обработки сигналов (DSP), а также все переменные настройки прибора (более 200 переменных).

Программно интерфейс реализован в виде библиотеки классов C++, представляющих элементы управления (кнопки, поля ввода, текстовые поля и пр.)

Так это выглядит в натуральном виде:

Ещё  несколько картинок под катом.

Read more »

Дек 08 2010

Переходные характеристики теплового объекта

Рис. 1. Нагрев. По горизонтальной оси — время в секундах, по вертикальной — величина, пропорциональная температуре (12*10^6 соотв. температуре 650°С)


Рис. 2. Нагрев и охлаждение.

Переходная характеристика является реакцией объекта на ступенчатое воздействие, и может применяться для его идентификации (нахождения вида передаточной функции и её параметров).

Данные переходные характеристики были получены путём подачи на нагреватель номинальной мощности (для характеристики нагрева). Для характеристики охлаждения подаваемая мощность была снижена до уровня около 10% от номинальной (поэтому график стремится не к нулевой отметке, а к некоторому новому положительному установившемуся значению). Значения температуры измерялись с помощью встроенной термопары и 24-битного АЦП.

В данном случае объект имеет 2-й порядок, но может быть аппроксимирован как объект первого порядка с транспортной задержкой (как это и имеет место для очень многих тепловых объектов).

Дек 05 2010

Старый прибор

Фотография старого прибора, для которого я разрабатывал прошивку.

Кроме разработки программного обеспечения, я также отлаживал некоторые узлы прибора, принимал участие в испытаниях, а также частично разрабатывал документацию на прибор.

Прибор содержит микроконтроллер с ядром ARM7 (фирмы Atmel), и имеет 8 каналов АЦП (16 бит), 8 каналов ЦАП (12 бит), 16 дискретных входов, 16 дискретных выходов, 2 силовых выхода управления ТЭНами, интерфейсы RS-232 и RS-485 (протокол Modbus). Все входы и выходы прибора имеют гальваническую изоляцию друг от друга.