Wejścia i wyjścia obiektowe

Urządzenia obiektowe 2/25 Wejścia informacji binarnej Wyjścia informacji binarnej Wejścia informacji analogowej Wyjścia informacji analogowej

Urządzenia obiektowe - wejścia 3/25 Rodzaje wejść binarnych obiektowych: statyczne wyłączniki drogowe stykowe -----,----,----- optoelektroniczne -----,----,----- indukcyjne -----,----,----- pojemnościowe czujniki wartości granicznej przerywające aktywne poziomem aktywne zboczem

Urządzenia obiektowe - wejścia 4/25 Rodzaje wejść binarnych obiektowych: impulsowe przetworniki obrotowo-impulsowe (optoelektroniczne lub magnetyczne) np. tarcze impulsowe obrotomierzy, przepływomierze turbinkowe impulsowe przetworniki ciśnienia układy zliczania zdarzeń (wyrobów) inne przetworniki A/f kodowane (równoległe albo szeregowe) woltomierze cyfrowe interfejsy pomiarowe (IEC,CAMAC,ASI) stacyjki kontrolno-pomiarowe

Urządzenia obiektowe - wejścia 5/25 Linie przesyłowe sygnałów binarnych wejściowych i wyjściowych są narażone na zakłócenia spowodowane przez: indukcję SEM od obwodów silnoprądowych; niedoskonałe układy zasilające (tętnienia itp.); zwarcia i inne "awarie energetyczne". Przy projektowaniu modułów tak wejść jak i wyjść binarnych obiektowych należy pamiętać o warunkach pracy systemu mikroprocesorowego i jego okablowania.

Urządzenia obiektowe - wejścia 6/25 Metody eliminacji zakłóceń: odpowiednie układanie przewodów (z dala od ewentualnych źródeł zakłóceń); skrętki par przewodów (przew. gorący z przew. masy); ekranowanie przewodów (kilka linii we wspólnym ekranie albo przewody koncentryczne); stosowanie sygnałów prądowych zamiast napięciowych; izolacja galwaniczna; filtry dolnoprzepustowe.

Urządzenia obiektowe - wejścia 7/25 Izolacja galwaniczna 1. stykowa - przekaźnikowa, stycznikowa, kontaktronowa Cechy: - klasyczne przekaźniki - duże rozmiary, większe prądy wzbudzenia cewki - kontaktrony - mniejsze rozmiary, małe prądy wzbudzenia wady wspólne: - niskie częstotliwości przełączania (zwł. przekaźników); - efekt dzwonienia styków przy przełączaniu; - krótka żywotność ruchomych elementów mechanicznych. zaleta: jako elementy wyjściowe mogą łączyć stosunkowo duże moce

Urządzenia obiektowe - wejścia 8/25 2. optoizolacja we wy we wy zalety: - duże częstotliwości pracy transoptorów (zwykłych): do 50kHz z fototranzystorem, do 500kHz z fotodiodą; - eliminują zakłócenia wysokoczęstotliwościowe; - fototranzystor z wyprowadzoną bazą pozwala np. na programowe blokowanie danego łącza; - małe rozmiary; - małe prądy sterujące; wady: - wersje o dużej fROB, dobrej liniowości i współczynniku wzmocnienia ok. 1 są wyraźnie droższe.

Urządzenia obiektowe - wejścia 9/25 Filtracja sygnałów wejściowych Filtry dolnoprzepustowe dodatkowo ograniczają pasmo wejściowych sygnałów binarnych. Są to układy RC o stałej czasowej równej zazwyczaj 2ms (chyba że sygnał użyteczny ma mniejszy okres).

Urządzenia obiektowe - wejścia 10/25 Przykłady układów wejściowych dla prądu stałego:

Urządzenia obiektowe - wyjścia 11/25 Rodzaje wyjść binarnych obiektowych: 1. statyczne - prądu stałego - z kontrolą zwarć - prądu przemiennego - bez kontroli zwarć Typowe "bezpośrednie" odbiorniki sygnałów statycznych: - przekaźniki, styczniki; - elektromagnesy, elektrozawory; - tyrystory, triaki; - tranzystory mocy. sterujące dwustanowymi urządzeniami wykonawczymi z reguły wyposażone w izolacje galwaniczną

Urządzenia obiektowe - wyjścia 12/25 Typowe zastosowania: - sterowanie silnikami krokowymi; - przetwarzanie C/f (a dalej f/U).

Urządzenia obiektowe - wyjścia 13/25 3. kodowane - interfejsy pomiarowe - stacyjki kontrolno-pomiarowe, regulatory programowalne

Urządzenia obiektowe - wyjścia 14/25 Poziomy napięć i prądów sterujących dla wejść i wyjść dwustanowych są z reguły standaryzowane: dla prądu stałego: U  24V I  20mA, 100mA, 200mA, 0.5A, 1A dla prądu zmiennego: U = 24V, 110V, 230V I  0.5A, 1A, 2A Standardy te zmuszają czasem do stosowania dodatkowych układów wzmacniających po stronie wtórnej transoptora

Urządzenia obiektowe - wyjścia 15/25 Przykładowe układy wyjściowe dla wyjść prądu stałego:

Wejścia analogowe - rodzaje 16/25 Przetwarzanie A/C: jednokanałowe; wielokanałowe. Spotykane zasady konwersji: kompensacyjne (szybkie 2..25μs, 8..12b); integracyjne (podwójne, poczwórne całkowanie, ok. 30 konwersji na sek., 14..16b, odporne na zakłócenia); o bezpośrednim porównaniu, tzw. flash (b.szybkie); sigma-delta (16 i więcej bitów); częstotliwościowe (U/f); licznikowe.

Wejścia analogowe - wielokanałowe 17/25 Przetwarzanie wielokanałowe 1. zwielokrotnione układy S/H, A/C i bufory S/H A/C bufor sterowanie układem S/H start konwersji odczyt wyniku

Wejścia analogowe - wielokanałowe 18/25 2. zwielokrotnione układy S/H, pojedyncze: MPXA, A/C i bufor A/C S/H M P X A wybór kanału sterowanie układami S/H start konwersji odczyt wyniku bufor

Wejścia analogowe - wielokanałowe 19/25 3. pojedyncze: MPXA, S/H, A/C i bufor M P X A wybór kanału S/H A/C start konwersji sterowanie układem S/H odczyt wyniku bufor

Wyjścia analogowe - rodzaje 20/25 Rodzaje przetwarzania C/A: przetwarzanie jednokanałowe

Wyjścia analogowe - rodzaje 21/25 przetwarzanie wielokanałowe wariant I DMPX.A. – demultiplekser analogowy, U.P.A. – układy pamięci analogowych

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 22/25 Układy generacji przebiegów okresowych Użycie przetwornika C/A skutkuje skwantowaniem w czasie i amplitudzie generowanych przebiegów:

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 23/25 W celu poprawy kształtu uzyskiwanych przebiegów stosuje się: zwiększanie rozdzielczości przetwornika C/A; skracanie okresu powtarzania; filtry dolnoprzepustowe

Wyjścia analogowe - wyjścia impulsowe 24/25 Wyjścia impulsowe jako przetworniki C/A Modulacja fali prostokątnej pozwala kodować wartości sygnału ciągłego zalety: - łatwa realizacja (dostępność układów PWM w wielu μC); - można uzyskać duże rozdzielczości; - falę prostokątną łatwo przesłać na duże odległości; - prosta realizacja izolacji galwanicznej; wady - ograniczona szybkość zmian zakodowanego sygnału analogowego; - przy większych rozdzielczościach wymagane są precyzyjne układy demodulujące

Wyjścia analogowe - wyjścia impulsowe 25/25