Разработка структурной схемы. Современные АСУ строятся из отдельных блоков, каждый из которых является законченным

Современные АСУ строятся из отдельных блоков, каждый из которых является законченным устройством, выполняющим свою функцию. К таким блокам относят датчики, усилители, мультиплексоры, фильтры и т. д. Структура простейшей аналого-цифровой автоматизированной системы управления представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура АСУ

Данная АСУ содержит:

- датчик (термопара). Датчик - конспективно обособленный измерительный преобразователь. Основное свойство - стабильная воспроизводимая линейная зависимость между измеряемым сигналом и выходной электрической Примеры: термопара, терморезистор, датчик влажности, датчик давления, датчик освещения.

Инвертирующий усилитель (ИУ) - используется для усиления выходного сигнала датчика и приведения его к однополярному виду.

Фильтр активный (Ф) - используется для устранения помех.

Мультиплексор (МУ, 8 каналов К590КН2) - обеспечение многоканальное

АСУ.

Опторазвязка - (ОП, диодная) - применяется для устранения гальванической связи. Благодаря высокому проходному сопротивлению и малой ёмкости позволяет значительно уменьшить амплитуду помех, попадающих в устройство. Компаратор (К521 СА 1) универсальный.

Усилитель мощности (УМ, ТДА7265) - используется для усиления сигнала по напряжению и обеспечения выходного тока необходимого для АЦП.

После АЦП сигнал попадает в микропроцессорной блок или микрокон­троллерное устройство, в котором происходит обработка/хранение/визуализация входного сигнала, сравнение его с некими пороговыми значениями, по результа­там которого мультиплексор (МУ) вырабатывает выходной цифровой сигнал управления, преобразующийся с помощью ЦАП в аналоговый сигнал, который управляет выходным исполнительным устройством. Аналоговая АСУ цифровую часть не включает (АЦП, МК, ЦАП). Функцию сравнения в ней выполняет ком­паратор (К), выходной сигнал которого усиливается с помощью усилителя мощ­ности (УМ).

Рисунок 2 - Структурная схема АСУ

В соответствии с заданием на КР структурная схема разрабатываемого уст­ройства будет иметь вид, показанный на рисунке 2.

1.2 Характеристика и расчет выходных сигналов датчика

Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Изме­рение температур с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции датчика, возможности работать в широком диапазоне температур и дешевизны. К числу достоинств термопар относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур (вплоть до 2200С) в агрессивных средах. Термопары могут обеспечивать высокую точность измерения температуры на уровне 0,01 С⁰. Они вырабатывают на выходе термо-ЭДС в диа­пазоне от микровольт до милливольт, однако требуют стабильного усиления для последующей обработки.

Выберем термопару типа ТХА, так как она обладает наиболее близкой прямой характеристикой, например ТХА-2488-2. Характеристика термопары типа ТХА-2288-2:

- диапазон измеряемых температур -40.. .400 ос;

- градуировка ХА;

- 06/4,5 мм, длина 15мм;

- длина кабеля 2 м;

- крепление: М6х1,5;

- изоляция провода: экран.

Схема включения термопары типа ТХА представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема включения термопары ТХА

Исходные данные для расчета параметров схемы подключения термопары типа ТХА: U_вх=15B, I_Rt =1 мА, R_tо =50 Ом.

При температуре Т = 0°С:

R_t = R₃ = 50 Ом.

Сопротивление резистора R_t. находим по формуле (1):

R_t = (1)

U_тр - напряжение питания;

I_Rt - ток. проходящий через терморезистор.

R_t = = 150м

R₁ = R₂ = 15кОм.

U₁₂ = 0В

При температуре Т = 100°С:

R_t = R_to(1+ ) (2)

R_t = 80 Ом

Сопротивление резистора R₃ находим исходя из формулы (3):

R₁ + R₃ = (3)

где R₁ - сопротивление на терморезисторе;

R₃ - сопротивление на резисторе R3.

R₃ = 1492 Oм

Рассчитаем U_вых но формуле(4):

U_вых = U_вх ( ) , (4)

U_вых = 15( ) = 0,041 В

Исходя из полученных данных , из стандартного ряда Е 24 выбираем резисторы:

R₁ = 150Ом ±5% типа МЛТ - 0,125;

R₂ = 150Ом ±5% типа МЛТ - 0,125;

R₃ = 150Ом ±5% типа МЛТ - 0,125.