курсовая. Предусмотреть 5 5 1 структурная схема системы управления 6

• Название: Предусмотреть 5 5 1 структурная схема системы управления 6
• Анкор: курсовая
• Дата: 15.02.2023
• Размер: 1.85 Mb.
• Имя файла: Kursovaya (1).docx
• Тип: Документы; #937576
• страница: 10 из 12

4.4 Выбор интерфейсных схем модуля ввода

Проведенный аналитический обзор входных и выходных преобразователей уровней сигналов позволяет окончательно выбрать конкретные варианты интерфейсных схем.

В случае 8 канального аналого-цифрового преобразования сигналов аналоговых датчиков со стандартным выходным сигналом 5 В (раздел 1), интерфейсная схема будет соответствовать рисункам 2.2 и 2.6. При выборе (программным путем) значения опорного напряжения для АЦП ADC12 микроконтроллера MSP430F1491 равным 2,5 В, коэффициент передачи резистивного делителя К=0,5.

При одинаковых значениях сопротивлений резисторов R1 и R2 получается требуемый коэффициент передачи. В соответствии с приведенными выше рекомендациями были выбраны резисторы с сопротивлением по 100 кОм каждый.

Можно рассчитать технологический (производственный) допуск p на эти резисторы. При заданной погрешности интерфейсной схемы =±1% получим:

p ^{±1%. (2.14)}
Для управления ТТЛ-КМОП периферией (опционально) с помощью MPS430 используется интерфейсная схема, соответствующая рисунку 2.7. Для обеспечения гальванической развязки использованы две микросхемы оптопар ACSL6410. такое подключение обеспечит защиту модуля и согласование КМОП логических уровней микроконтроллера MSP430 с микросхемами ТТЛ и, естественно, КМОП серий.

Буферизированные выходы модуля (опция) реализованы в соответствии с рисунком 2.7 на микросхеме UNL2003. Микросхема представляет собой высоковольтную транзисторную матрицу с максимальным выходным током до 500 мА. Каналы реализованы по схеме «открытый коллектор», поэтому требуют подключения внешних резисторов. Номинальные значения этих резисторов определяются уровнем тока нагрузки, который должен обеспечить каждый из каналов. Так как в техническом задании не указаны значения токов нагрузки, резисторы были выбраны 10 кОм.

4.5 Обоснование выбора элементной базы модуля ввода

Основные элементы управляющий микроконтроллер и АЦП уже были выбраны ранее, поэтому выберем оставшиеся элементы схемы модуля ввода данных.

Микросхема АЦП ADS8332 не имеет собственного источника опорного напряжения, поэтому в разрабатываемом модуле была использована микросхема прецизионного источника опорного напряжения AD780AR фирмы Analog Devices. Эта микросхема формирует напряжение 2,500±0,001 В (±0,02%) с типовым значением температурного коэффициента ТКН всего 3·10^-6 1/ºC и низким уровнем шума 100 нВ. В случае проведения более точных измерений измеряется точное значение опорного напряжения, это значение заносится в АЦП и далее используется для внесения поправок в значения измеренных входных напряжений.

Обоснование выбора оптопар гальванической развязки

Проведенный обзор предложений на рынке оптопар показал, что для гальванической развязки интерфейсов обмена данными (с АЦП и ТТЛ\КМОП периферией) удачным решением можно считать использование двунаправленных высокоскоростных оптронов ACSL-6410 компании Avago Technologies.

Оптроны ACSL-6410, расположенные в компактном корпусе для поверхностного монтажа, обеспечивают дуплексную, двунаправленную, гальванически развязанную передачу данных на скорости до 15 Мбод, что делает их идеальным решением для изоляции аналогово-цифровых преобразователей, параллельных шин и периферийных интерфейсов.

При максимальном быстродействии 16 разрядного (16 bit) АЦП в 500 тысяч измерений в секунду потребуется скорость передачи данных на управляющий МК 8 Мб\с, что соответствует быстродействию выбранной оптопары.

Оптроны микросхемы ACSL-6410 имеют широкий диапазон напряжения питания (3-5,5 В) и выдерживают до 2500 В переменного напряжения (RMS) в течении 1 минуты. Диапазон рабочих температур от минус 40 до плюс 100°С, стоимость менее 2$ (рисунок 2.11).

Рисунок 2.11 – Гальваническая развязка интерфейса АЦП.