Разработка структурной схемы ИИС (приёмной части)
Вариант 1
Проверил:
Д.т.н., профессор,
Самойлов Л. К.
Выполнили:
Студенты гр. ЗКС -121
Кулинченко В.
г. Таганрог 2014
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Разработать приемную часть информационно-измерительной системы (ИИС). Данное устройство должно удовлетворять следующим требованиям:
число первичных преобразователей (ПП) N = 12;
полоса рабочих частот первого ПП f1 = 0,1 кГц;
порядок фильтра Баттерворта – 2
линия связи – коаксиальный кабель (КВ);
степень затухания линии связи – 20 дБ;
вид модуляции – амплитудно-импульсная (АИМ);
носитель информации – модулируемое напряжение (М);
форма выходной информации – цифровая;
динамический диапазон сигнала – 0 - 5 В;
максимальная погрешность системы – 2%.
ВВЕДЕНИЕ
Измерительная информационная система (ИИС) - это совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств, для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки с целью представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации и др.
В зависимости от выполняемых функций ИИС реализуются в виде измерительных систем (ИС), систем автоматического контроля, технической диагностики и др. В свою очередь в зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др.
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать информационно - измерительную систему, которая отвечала бы требованиям технического задания, с оптимизацией по частотному критерию эффективности. Данная ИИС будет параллельно-последовательного действия, в ней предполагается приёмная и передающая часть, связанные линией связи, в виде коаксиального кабеля (КВ). Длина линии связи не задаётся, но задается затухание в ней. Эта величина указывается в децибелах (дБ) и необходима для выбора коэффициента усиления усилителя приёмной части ИИС. Носителем информации в данном случае является модулируемое напряжение. Для передачи информации используется амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). Для согласования работы приёмной и передающей части используется синхронизация по такту и по циклу. ИИС передаёт и обрабатывает информацию от 12 первичных преобразователей (ПП). Будем считать, что сигнал от каждого ПП отфильтрован фильтром Баттерворса второго порядка. Это необходимо знать при выборе частоты дискретизации. Кроме того, выбор частоты дискретизации определяется порядком восстановления информации на приёмной стороне и погрешностью, отводимой на восстановление.
Разработка структурной схемы ИИС (приёмной части)
Согласно полученному техническому заданию разработаем структурную схему приёмной части ИИС.
Для реализации требований технического задания необходимо спроектировать синхронною ИИС с временным уплотнением и с одним каналом для передачи как информационных, так и синхронизирующих импульсов.
Количество датчиков, входящих в ИИС равно 12 и выходным параметром является напряжение, изменяющееся от 0 до 5 Вольт.
На вход приёмной части ИИС поступает амплитудно-модулированная последовательность импульсов. Каждый 13 импульс имеет удвоенную амплитуду и является импульсом синхронизации по циклу.
Таким образом, схема должна осуществить демодуляцию входного сигнала и выделить из него импульсы синхронизации по циклу, с помощью которых можно будет восстановить измерительную информацию от 12 датчиков.
По требованиям технического задания информация от датчиков должна быть представлена в цифровой форме, поэтому необходимо 12 аналого-цифровых преобразователей.
Таким образом, структурная схема приёмной части ИИС удовлетворяющая требованиям технического задания, приведена на рис. 1.
Рисунок 1 – структурная схема приёмной части ИИС
Схема содержит следующие функциональные блоки:
- Демодулятор (ДМ);
- Фильтр нижних частот (ФНЧ);
- Амплитудный селектор (АС);
- Источник опорного напряжения (ИОН);
- Устройство управления (УУ);
- Генератор тактовых импульсов (G1);
- Демультиплексор (ДМХ);
- Аналого-цифровой преобразователь (АЦП1 – АЦП12).
Демодулятор (ДМ) совместно с фильтром нижних частот (ФНЧ) осуществляют восстановление последовательности информационных импульсов, смешанных с импульсами синхронизации по циклу.
Амплитудный селектор (АС) совместно с источником опорного напряжения (ИОН) осуществляет выделение из входного демодулированного сигнала импульсов синхронизации по циклу, амплитуда которых превышает значение опорного напряжения.
Последовательность входных информационных импульсов после амплитудного селектора поступает на вход демультиплексора (ДМХ), управляемого с помощью устройства управления (УУ). Устройство управления синхронизируется с помощью импульсов синхронизации, поступивших с передающей части ИИС и выделенных амплитудным селектором. Генератор тактовых импульсов (G1) генерирует такую же частоту, что и генератор тактовых импульсов передающей части ИИС. Он задает такты работы устройства управления, которое в свою очередь выдает для демультиплексора адрес датчика, информация от которого поступила в этот момент. Таким образом, входная последовательность импульсов разделяется на 12 каналов, каждый из которых соответствует 12 датчикам.
Согласно требованиям технического задания, выходная информация ИИС должна быть представлена в цифровом виде. Поэтому каждый из 12 выходов демультиплексора подключен к входу 12 аналого-цифровых преобразователей (АЦП). С выходов АЦП снимается двоичный код, соответствующий измерительной информации от датчиков.