Cтраница 2
Цифровые входные сигналы, как и аналоговые, подвержены воздействию продольной помехи. Продольная помеха приводит к смещению порогового уровня воспринимающей схемы. Если продольная помеха представляет собой напряжение переменного тока или переходного процесса, изменение порогового уровня может привести к ложному срабатыванию воспринимающей схемы. В принципе проблема продольных помех в подсистемах цифрового входа решается так же, как и в устройствах аналогового входа, рассмотренных в гл. Может быть использована дифференциальная воспринимающая схема, соответствующая дифференциальному усилителю в подсистеме аналогового входа. Потенциал продольной помехи должен быть ограничен напряжением пробоя схемы развязки. [16]
Если Ух и V2 определяют диапазон пороговых уровней воспринимающей схемы, импульс большой амплитуды будет обнаружен раньше, чем импульс малой амплитуды. И наоборот, время спада импульса большой амплитуды таково, что его обнаружение запаздывает относительно обнаружения спада импульсов малой амплитуды. [17]
В зависимости от подхода развязка может быть осуществлена в нескольких точках подсистемы цифрового входа. Типичным примером служит использование трансформаторного входа или дифференциальной воспринимающей схемы. Недостатком использования в этой точке трансформаторной связи является усложнение управления уровнями напряжения, хотя управление контактными входами осуществляется легко. Преимущество данного подхода заключается в том, что входные цепи не зависят друг от друга и при изменении полярности входных сигналов на противоположную не требуется привязка к потенциалу земли. [18]
Аппаратные счетчики длительности импульсов представляют собой простую модификацию основного счетчика и используются для измерения длительности входного импульса. Если на вход счетчика через схему И подать выходной сигнал воспринимающей схемы и импульсы с генератора известной частоты, то число, накопленное счетчиком, будет соответствовать длительности импульса. Содержимое счетчика должно быть считано до того, как начнется измерение длительности следующего импульса. Сообщение о завершении измерения может быть выработано по обнаружению спада входного импульса и передано в схемы приоритетного прерывания ЭВМ. [19]
В случае регистрового ввода в подсистему цифрового входа используются те же самые цепи восприятия и нормализации, что и при вводе с помощью счетчика. Отличие заключается в том, что с каждым разрядом регистра связана собственная воспринимающая схема. С другой стороны, один или несколько разрядов регистра могут представлять некоторый код, длина которого равна длине основного машинного слова или его части. При проектировании подсистемы формат данных обычно не рассматривается, поскольку данные, содержащиеся в регистре, обрабатываются как единое целое. Программа ЭВМ интерпретирует эти данные в соответствии с форматом, заданным программистом. В этом процессе интерпретации обычно используются команды ЭВМ и средства языка высокого уровня. [20]
Сопряжение между сигналами от объекта и логическими сигналами, необходимыми для управления состояниями регистра или счетчика, заключается в изменении уровня сигналов и ( или) их преобразования. Входные сигналы, представляющие состояние объекта, чаще имеют вид уровня напряжения, силы тока или положения контакта выключателя. Однако воспринимающие схемы обычно рассчитаны на напряжение. [21]
Схема устанавливает или сбрасывает разряд регистра в зависимости от того, выше или ниже обнаруженное сопротивление по отношению к заданному. Схемы восприятия напряжения отличаются тем, что разряд регистра устанавливается или сбрасывается в зависимости от того, выше или ниже приложенное извне напряжение по отношению к установленному уровню. Часто воспринимающие схемы идентичны схемам, которые используются для обнаружения сигнала прерывания; единственное отличие заключается в способе подключения их к каналу и центральному процессору. [22]
При использовании аппаратного подхода к вычислительной системе подсоединяется независимое контрольное устройство. Оно состоит обычно из счетчиков и таймеров, возбуждаемых сигналами от контролируемой ЭВМ. Эти сигналы от ЭВМ снимаются через воспринимающие схемы, чтобы не нарушить нормальную работу схем ЭВМ или операционной системы. Например, подсоединяя воспринимающий элемент к некоторому сигналу прерывания, можно сосчитать, сколько раз этот элемент возбуждался. Подобным же образом могут быть измерены время выборки из ЗУ прямого доступа и активность определенных зон главной памяти. [23]
Несмотря на то что основной задачей, связанной со схемами цифрового входа, является создание схем восприятия напряжения, след ет также рассмотреть токовые и контактные входы. Токовые сигналы редко используются в АСУ ТП и легко могут быть преобразованы в сигналы напряжения с помощью шунтирующего резистора. Сопротивление этого резистора должно определяться нагрузочной способностью источника тока и диапазоном напряжений на входе воспринимающей схемы. [24]
Цифровые входные сигналы, как и аналоговые, подвержены воздействию продольной помехи. Продольная помеха приводит к смещению порогового уровня воспринимающей схемы. Если продольная помеха представляет собой напряжение переменного тока или переходного процесса, изменение порогового уровня может привести к ложному срабатыванию воспринимающей схемы. В принципе проблема продольных помех в подсистемах цифрового входа решается так же, как и в устройствах аналогового входа, рассмотренных в гл. Может быть использована дифференциальная воспринимающая схема, соответствующая дифференциальному усилителю в подсистеме аналогового входа. Потенциал продольной помехи должен быть ограничен напряжением пробоя схемы развязки. [25]
На входе счетчика может быть включена схема со связью по переменному току, благодаря чему на счетчик будет оказывать воздействие смена состояний входного сигнала. Входная цепь подобного типа может работать с положительными, отрицательными или одновременно с положительными и отрицательными переходами. Связь по переменному току требует также некоторого минимального времени перехода между двумя состояниями. Триггерная характеристика воспринимающей схемы с положительной обратной связью должна обеспечивать необходимое время нарастания. [26]
Воспринимающая схема может содержать также положительную обратную связь, создающую гистерезис в области порога и гарантирующую быструю смену логических состояний. При этом несколько снижается чувствительность к помехам, действующим на входе, благодаря перекрыванию диапазонов входных сигналов, соответствующих выходным двоичным состояниям. Однако это не может заменить входной фильтрации при помехах, вызываемых механическим контактом. В описанном ниже примере усилитель воспринимающей схемы охвачен положительной обратной связью, благодаря чему он работает как триггер. [27]
Сигналы логического уровня представляют собой лишь один из типов сигналов, встречающихся при применении подсистемы цифрового входа. Оборудование, связанное с технологическим процессом, часто имеет на выходе сигналы, превышающие максимальный уровень 12 В, используемый в логических схемах. Напряжение источников питания, связанных с измерительными приборами объекта, обычно лежит в диапазоне 20 - 45 В, так что максимальный сигнал вряд ли превысит 45 В. Если для этих сигналов используется та же схема, что и для логических сигналов, разработчик должен в первую очередь позаботиться о защите воспринимающих схем от повреждения, которое может быть вызвано этими относительно высокими уровнями напряжения. Здесь возможны различные конструктивные решения. Так, воспринимающая схема может иметь несколько входов с различными резисторными делителями для ограничения напряжения, прикладываемого к собственно воспринимающей схеме. Недостатком такого подхода является сложность монтажа системы, поскольку в этом случае входной сигнал каждой точки должен быть определен до монтажа или для каждой входной точки должен предусматриваться многополюсник нз резисторов, выбор которых производится во время монтажа. [28]
Цифровые входные сигналы, как и аналоговые, подвержены воздействию продольной помехи. Продольная помеха приводит к смещению порогового уровня воспринимающей схемы. Если продольная помеха представляет собой напряжение переменного тока или переходного процесса, изменение порогового уровня может привести к ложному срабатыванию воспринимающей схемы. В принципе проблема продольных помех в подсистемах цифрового входа решается так же, как и в устройствах аналогового входа, рассмотренных в гл. Может быть использована дифференциальная воспринимающая схема, соответствующая дифференциальному усилителю в подсистеме аналогового входа. Потенциал продольной помехи должен быть ограничен напряжением пробоя схемы развязки. [29]
Сигналы логического уровня представляют собой лишь один из типов сигналов, встречающихся при применении подсистемы цифрового входа. Оборудование, связанное с технологическим процессом, часто имеет на выходе сигналы, превышающие максимальный уровень 12 В, используемый в логических схемах. Напряжение источников питания, связанных с измерительными приборами объекта, обычно лежит в диапазоне 20 - 45 В, так что максимальный сигнал вряд ли превысит 45 В. Если для этих сигналов используется та же схема, что и для логических сигналов, разработчик должен в первую очередь позаботиться о защите воспринимающих схем от повреждения, которое может быть вызвано этими относительно высокими уровнями напряжения. Здесь возможны различные конструктивные решения. Так, воспринимающая схема может иметь несколько входов с различными резисторными делителями для ограничения напряжения, прикладываемого к собственно воспринимающей схеме. Недостатком такого подхода является сложность монтажа системы, поскольку в этом случае входной сигнал каждой точки должен быть определен до монтажа или для каждой входной точки должен предусматриваться многополюсник нз резисторов, выбор которых производится во время монтажа. [30]