Системы реального времени

1. Структурная схема канала измерения

Структурная схема технических средств канала измерения системы представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Структурная схема технических средств канала измерения: Д — датчик; НП — нормирующий преобразователь; Ф — фильтр аппаратный; Км — коммутатор, АЦП — аналого-цифровой преобразователь; К — контроллер; СОИ — средства отображения информации Для всех вариантов канал измерения включает Д, НП, АЦП, К и СОИ.

Аппаратный фильтр (Ф) и коммутатор (Км) входят в состав системы в зависимости от варианта задания.

Функции контроллера Функции, выполняемые контроллером (К) системы управления представлены на рис. 4.2.

Рис. 2. Функциональная схема контроллера: Фп — фильтрация программная; ПДИ — проверка достоверности входной информации; Л — линеаризация характеристики и масштабирование измерительного канала

2. Расчет статической характеристики измерительного канала НП

Согласно пунктам 4.4.1.1 и 4.4.2 рассчитываю статическую характеристику канала НП

3. Расчет погрешностей дискретизации

Класс точности всего измерительного канала

где _ДС — приведенная максимальная погрешность дискретизации,

_АЦП — приведенная максимальная погрешность АЦП;

_АЛ — приведённая максимальная погрешность алгоритма линеаризации Л (из п. 4.4.4 методического указания).

В этой формуле все погрешности, кроме _дси _АЦП известны.

Для начала находим _АЛ. Согласно пункту 4.4.1.2 используем метод наименьших квадратов и находим _АЛ=А

С высокой степенью вероятности можно принять _ДС = _АЦП и, следовательно, найти допустимые значения ^*_дс и ^*_АЦП.

^*_дс = ^*_АЦП = ½ (- _д — _нп — _ф — _км-_АЛ).

Однако в дальнейшем, при расчёте числа каналов коммутатора, быстродействия и разрядности АЦП, может оказаться необходимым изменить соотношение между ^*_дси ^*_АЦП.

Погрешность дискретизации _дс зависит от интервала дискретизацииТ и от динамических свойств измеряемого параметра, заданных в задании.

Согласно формуле необходимо подобратьТ, чтобы _дс <^*_дс

канал измерительный дискретизация время Т = 0.029

_дс =0.319

4. Расчет числа каналов коммутатора

Найденное в предыдущем разделе значениеТ представляет собой время полного опроса коммутатором всех каналов. Время опроса одного канала определяется быстродействием коммутатора и АЦП и длительностью переходных процессов в цепях коммутатора и АЦП. Можно принять для расчетов T_пр = 10T_АЦП, где T_пр — время преобразования одного канала.

Минимальное время преобразования АЦП в настоящем задании не должно быть меньше 10^-4 с., т. е. T_АЦП> 10^-4 с.

Число каналов коммутатора N_к может быть определено по формуле:

N_к = Т / T_пр.

N_к=3

5. Расчет числа разрядов АЦП

Если АЦП преобразует в код (число) некоторый аналоговый сигнал V, который изменяется от Vmin до Vmax, то его максимальная абсолютная погрешность квантования будет равна

_КВ = 0,5Vmax / 2 ⁿ= Vmax / 2 ⁿ⁺¹,

где n — число разрядов АЦП.

Результирующая максимальная абсолютная погрешность АЦП (_АЦП) может быть принята равной _АЦП = 10 _КВ.

Тогда максимальная приведенная погрешность АЦП (_АЦП) равна Необходимо выбрать такое n, при котором _АЦП<^*_АЦП.

n=11

_КВ=0.488.