CS274221B1 - Connection of programmable regulator's analogue inputs - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení analogových vstupů programovatelného regulátoru řízeného jednočipovým mikropočítačem.

Analogové vstupy, které jsou určeny např. pro měření teploty pomocí termistorových čidel, pro snímání poloh servomotorů, pro měření napětí 0-1 V termistorů se připojují k řídícímu počítači pres analogově číslicové převodníky.

Jsou známé integrační a komparační analogově číslicové převodníky, které se připojují k mikroprocesorovým obvodům. Většinou se používá zapojení s komparátorem, v němž se porovnává měřené napětí s napětím získaným z číslicově analogového převodníku. Převodník se připojuje přes bránu mikropočítače, protože vstupy číslicově analogového převodníku neumožňují přímé připojení na sběrnici mikropočítače. Při použití integračního převodníku se využívá specializovaných integrovaných obvodů, které jsou značně drahé. Jsou známé též levnější integrované obvody, které většinou neumožňují připojení na sběrnici mikropočítače. Jejich výstupy jsou přizpůsobeny pro přímé propojení s displejem v multiplexním režimu. Snímání výstupů takových obvodů pomocí brány mikropočítače je velmi obtížné z hlediska rozsahu a časového zatížení programového vybavení. Nevýhodou komparačních převodníků je, že jsou náchylné k rušení. Nevýhodou běžných integračních převodníků je, že nejsou určeny k připojení na mikropočítač. Proto vyžadují obsluhu přes vstupní/výstupní bránu. Tím se zvyšuje obvodová náročnost, komplikuje se i programová obsluha převodníku. Další nevýhodou je, že používají dobu integrace různou od 20 ms, což je nutné k tomu, aby se zamezilo znehodnocení měření v důsledku rušení napájecí sítě. Neumožňují též přímé přepínání jednotlivých vstupů.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení analogových vstupů programovatelného regulátoru podle vynálezu. Skupinový analogový vstup zapojení je spojen se sdruženým analogovým vstupem přepínače. Výstup přepínače je spojen se vstupem integrátoru. Neomezený výstup integrátoru je spojen se vstupem komparátoru. Výstup střadače je spojen s adresovým vstupem přepínače. Podstata vynálezu spočívá v tom, že omezený výstup integrátoru je spojen s nulovaoím vstupem přepínače. Sdružený referenční vstup přepínače je spojen se sdruženým výstupem zdroje referenčních napětí. Napájecí výstup zdroje je spojen s napájecím výstupem zapojení. Uvolňovací vstup zapojení je spojen s uvolňovacím vstupem střadače. Sdružený datový vstup střadače je spojen se sdruženým datovým výstupem mikropočítače. Přerušovací vstup mikropočítače je spojen s výstupem komparátoru.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je jednoduché zapojeni při značném počtu vstupů, které se snadno připojuje k mikropočítači. Zapojení umožňuje programově měnit citlivost vstupů. Měřené údaje jsou nezávislé na absolutní hodnotě referenčního napětí při měření odporu.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese v blokovém schématu .

Jednotlivé bloky zapojení je možno charakterizovat takto.

Zdroj 1^ je stabilizátor kladného napětí v integrovaném provedení. Z něho je odvozen zpětnovazební smyčkou záporný referenční zdroj s možností nastavování několika úrovní napětí. Slouží jednak k napájeni odporových čidel a jednak jako referenční zdroj napětí pro analogově číslicový převodník.

Přepínač ϊ_ je vytvořen z analogových multiplexerů. Slouží k přepínání jednotlivých analogových vstupů a jednotlivých napětových úrovní pro analogově číslicový převodník. Integrátor 3_ je součástí analogově číslicového převodníku. Je tvořen operačním zesilovačem s malým vstupním proudem a pasivními prvky. Slouží k integraci měřeného a referenčního napětí.

Komparátor £ je součástí analogově číslicového převodníku, je v integrovaném provedení a slouží k vyhodnocení nulového napětí integrátoru.

Střadač 2 je v integrovaném provedení a slouží k uchování řídícího slova pro řízení

CS 274 221 Bl činnosti analogově číslicového převodníku a přepínače.

Mikropočítač £ je jednočipový mikropočítač s pamětí programu a s pamětí dat. Slouží k řízení chodu celého zapojení, k přepočtu a k uchování naměřených hodnot.

Jednotlivě bloky jsou zapojeny takto. Skupinový analogový vstup 01 zapojení je spojen se sdruženým analogovým vstupem 21 přepínače £. Výstup 25 přepínače 2_ je spojen se vstupem 31 integrátoru 3_. Neomezený výstup 33 integrátoru 2 je spojen se vstupem 41 komparátoru £. Sdružený výstup 53 střadače 2 je spojen se sdruženým adresovým vstupem 24 přepínače 2. Omezený výstup 32 integrátoru 2 je spojen s nulovacím vstupem 23 přepínače 2. Sdružený referenční vstup 22 přepínače 2_ je spojen se sdruženým výstupem 12 zdroje £. Napájecí výstup 11 zdroje 2 je spojen s napájecím výstupem 02 zapojení. Uvolňovací vstup £3 zapojení je spojen s uvolňovacím vstupem 52 střadače 2· Sdružený datový vstup 51 střadače 2 je spojen se sdruženým datovým výstupem 62 mikropočítače £. Přerušovací vstup 61 mikropočítače £ je spojen s výstupem 42 komparátoru £. Skupinový analogový vstup 01 zapojení je spojen s výstupy jednotlivých termistorových čidel v jednotlivých místech, která měří teplotu v regulované soustavě. Napájecí výstup 02 zapojení je spojen se vstupy jednotlivých termistorových čidel. Uvolňovací vstup 03 zapojení je využit jako uvolňovací vstup střadače £·

Zapojení pracuje takto. Z napájecího výstupu 11 zdroje £ se napájejí jednotlivá termistorová čidla přes napájecí výstup 02 zapojení. Analogové měřicí signály z odporových čidel, které se mají převádět na dvouhodnotové signály přecházejí ze skupinového analogového vstupu 01 zapojení na sdružený analogový vstup 21 přepínače £. Na sdružený referenční vstup 22 přepínače 2_ přecházejí ze sdruženého napájecího výstupu 12 zdroje £ signály odpovídající jednotlivým referenčním napětím analogově číslicového převodníku. Tyto signály jsou odvozeny od napájecího napěti pro odporová čidla. Činnost celého zapojení řídí mikropočítač £. Data ze sdruženého datového výstupu 62 mikropočítače £ přecházejí na sdružený datový vstup 51 střadače £· Střadač 2 je pamětovým prvkem pro adresování přepínače £. Ve střadači 2 jsou uloženy adresy. Do střadače 2 ^se zapisuje stejně jako do paměti dat. Zápisový signál je ve formě impulsu, který přichází z uvolňovacího vstupu 03 zapojení na uvolňovací vstup 52 střadače 2· Adresy ze sdruženého výstupu 53 střadače 5_ přecházejí na sdružený adresový vstup 24 přepínače 2. Tím se přímo ovládá přepínání signálů z termistorů, které přicházejí ze skupinového analogového vstupu 01 zapojení na sdružený analogový vstup 21 přepínače 2.

M době, kdy se neprovádí měření přichází nulovací signál z nulovacího vstupu 23 přepínače 2 na výstup 25 přepínače 2 a odtud na vstup 31 integrátoru 3_. Nulování integrátoru 2 ^se zajištuje uzavřením záporné zpětné vazby na integrátoru 2 prostřednictvím přepínače £. Tím se zajištuje nulové výstupní napětí na vstupu 31 integrátoru i na jeho neomezeném výstupu 33 a vytvářejí se shodné podmínky pro každý počátek měření.

Při měření přichází z uvolňovacího vstupu 03 zapojení zápisový impuls, který přechází na uvolňovací vstup 52 střadače 2· Zápisový impuls přichází v době, kdy je na sdruženém datovém vstupu 51 střadače £ adresa měřeného signálu. Adresa přechází ze sdruženého výstupu 53 střadače 2 ^na sdružený adresový vstup 24 přepínače £. Tak se připojí žádaný vodič podle určené adresy ze sdruženého analogového vstupu 21 přepínače 2_ na jeho výstup 25. Odtud přechází výstupní signál na vstup 31 integrátoru 2· Tento stav trvá přesně 20 ms. Po uplynutí tohoto intervalu, který se vytváří v mikropočítači £, se z uvolňovacího vstupu 03 zapojení přivede na uvolňovací vstup 52 střadače 2 další zápisový impuls. Současně se nastaví sdružený datový výstup 62 mikropočítače £ na úroveň zaručující připojení příslušného vodiče ze sdruženého referenčního vstupu 22 přepínače 2_ na jeho výstup 25. Napětová úroveň z výstupu 25 přepínače £ přechází na vstup 31 integrátoru 2· Tento stav trvá do té doby, než napětí na neomezeném výstupu 33 integrátoru 2 dosáhne nulové úrovně. Napětí nulové úrovně, které je na neomezeném výstupu 33 integrátoru 2 je i na vstupu 41 komparátoru £. Jakmile se objevi na vstupu 41 komparátoru £ napětí nulové úrovně, objeví se na výstupu 42 komparátoru £ signál úrovně log. 0. Tento signál přechází na přerušovaCS 274 221 Bl cí vstup 61 mikropočítače £. Tím se okamžitě přeruší měření času zpětné integrace, který je úměrný velikosti měřeného vstupního napětí. Tím se celý měřicí cyklus ukončí a celé zapojení se převede do stavu, v němž se neprovádí měření.

Vynález se využije u programovatelných regulátorů řízených jednočipovým mikropočítačem .

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení analogových vstupů programovatelného regulátoru, u kterého je skupinový analogový vstup zapojení spojen se sdruženým analogovým vstupem přepínače, jehož výstup je spojen se vstupem integrátoru, jehož neomezený výstup je spojen se vstupem komparátoru a sdružený výstup střadače je spojen se sdruženým adresovým vstupem přepínače, vyznačující se tím, že omezený výstup (32) integrátoru (3) je spojen s nulovacím vstupem (23) přepínače (2), jehož sdružený referenční vstup (22) je spojen se sdruženým výstupem (12) zdroje (1), jehož napájecí výstup (11) je spojen s napájecím výstupem (02) zapojení, jehož uvolňovací vstup (03) je spojen s uvolňovacím vstupem (52) střadače (5), jehož sdružený datový vstup (51) je spojen se sdruženým datovým výstupem (62) mikropočítače (6), jehož přerušovací vstup (61) je spojen s výstupem (42) komparátoru (4).