Wejścia i wyjścia obiektowe

Prezentacja na temat: "Wejścia i wyjścia obiektowe"— Zapis prezentacji:

1 Wejścia i wyjścia obiektowe

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

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

4 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

5 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.

6 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.

7 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

8 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.

9 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).

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

11 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

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

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

14 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

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

16 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., b, odporne na zakłócenia); o bezpośrednim porównaniu, tzw. flash (b.szybkie); sigma-delta (16 i więcej bitów); częstotliwościowe (U/f); licznikowe.

17 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

18 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

19 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

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

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

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

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

24 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

25 Wyjścia analogowe - wyjścia impulsowe 25/25