загрузка...
 
5.5. Общие сведения об обработке сигналов датчиков
Повернутись до змісту

5.5. Общие сведения об обработке сигналов датчиков

В системах автоматического управления, регулировки, измере-ния и т.п. широко используются различные типы датчиков, которые информируют о состоянии внешней среды, объекта, физической экспериментальной установки путем взаимодействия с ней и преобразования реакции на это взаимодействие в электрические сигналы. Естественно, они имеют самые разнообразные выходные сигналы. Перед введением различных сигналов датчиков в вычислительное устройство часто требуется предварительная обработка, которая упрощает и облегчает (часто уменьшает погрешности цифровой обработки) дальнейшие операции над этими сигналами. Характер предварительной обработки в основном зависит от вида датчика.

Если сигналы датчиков очень малы, схема предварительной обработки представляет собой масштабирующий усилитель с управляемым (ручным или программным) коэффициентом усиления. Для построения масштабирующих инвертирующих или неинвертирующих усилителей в основном используются операционные усилители, выпускаемые промышленностью в виде интегральной микросхемы. Сокращенно их обозначают как ОУ. Они являются одним из главных устройств техники предварительной обработки аналоговых сигналов в автоматизированных системах.

Операционные усилители отличаются от других типов своей универсальностью, надежностью и высокими эксплуатационными параметрами. На базе ОУ можно построить самые различные электронные устройства, от простых усилителей звуковых сигналов до сложных схем преобразователей (например, преобразователь сопротивления в напряжение и т.п).

Промышленностью выпускаются несколько видов ОУ, ориентированных на различные целевые назначения.

ОУ общего назначения. В основном недорогие.

ОУ, работающие от однополярного источника питания.

Малошумящие ОУ, с низким напряжением шумов на входе.

Высокочастотные ОУ.

ОУ с преобразованием постоянного тока в переменные и обратно. С гальваническими связями и ключевого типа, обладающие малым значением дрейфа нуля рабочей точки.

ОУ с высоким входным сопротивлением.

Быстродействующие ОУ (широкополосные), с высокой С{г0ч ростью нарастания выходного напряжения.

Микромощные ОУ с малым током потребления, изготовлен ные по КМОП-технрлогии.

Преимуществом схем предварительной обработки на базе Оу является то, что их многие параметры не зависят от параметров ОУ, а определяются только номиналами внешних элементов (резисторов емкостей, и т.п.).

Наибольшее распространение в системах автоматизации, в том числе и физического эксперимента, получили инвертирующие и не* инвертирующие масштабирующие (масштабные) усилители, сумматоры, вычитающие устройства, компараторы, пороговые устройства, интеграторы, компрессоры, экспандеры, программируемые усилители. Если анализировать элементы и устройства подсистемы ввода аналоговой информации автоматизированных систем, то становится очевидным, что большинство устройств можно выполнить на базе ОУ. Действительно, в общем случае подсистема ввода аналоговой информации (помимо соответствующих датчиков) может содержать:

Согласующие устройства.

Масштабирующие усилители (МУ).

Усредняющие усилители (УУС).

Вычитающие устройства (ВУС).

Функциональные преобразователи (ФП).

Компараторы (СМ).

Прецизионные выпрямители.

Аналоговые ключи.

Схемы выборки-хранения (ячейки аналоговой памяти),

ЦАП и АЦП.

Из приведенного перечня устройств видно, что кроме аналоговых ключей и цифровых элементов АЦП и ЦАП все остальные можно реализовать на ОУ или же с применением его.

 



загрузка...