 |
Схема синхронизации распределителей импульсов.
|
|
|
|
В системе применена циклическая схема синхронизации распределителей.
На рис.6.2 представлена циклическая схема синхронизации распределителей. Питание распределителей на ПУ и КП осуществляется от генераторов (Г) частота генерации которых должна быть одинаковой. Т.к. практически невозможно сделать два генератора, которые генерировали бы строго одинаковую частоту, то следовательно через некоторое время после включения импульсы распределителей на ПУ и КП не будут совпадать. Во избежании этого в начале каждого цикла с одного из распределителей (ведущего) обычно замкнутого в кольцо и непрерывно (циклически) работающего посылается синхронизирующих сигнал (СС) на другой распределитель (ведомый). Ведомый распределитель запускается в начале цикла и останавливается в конце. В следующем цикле он вновь запускается СС и так каждый цикл. Синхронизация распределителей в каждом цикле делает надёжной их работу и является основным преимуществом циклической синхронизации. Однако в этом случае стабильность частоты генераторов должна быть такой, чтобы рассогласование их частот не привело к несовпадению импульсов в пределах одного цикла. Вероятность рассогласования возрастает с увеличением числа элементов распределителя. Во избежании рассогласования частот генераторов в цикле целесообразно использовать дополнительное синфазирование по импульсам.
На рис.6.3 представлена функциональная схема формирования импульсов, а на рис.6.4 временные диаграммы её работы, схема работает следующим образом. По сигналу Пуск триггера 2 и 5 устанавливаются в 1. Триггер 5 формирует передний фронт СИ, а триггер 2 разрешает прохождение тактовых импульсов с задающего генератора 1.через схему 3 на делитель частоты 4 с коэффициентом деления «К».
|
|
|
С появлением первого импульса от делителя триггер 5 устанавливается в нулевое состояние в результате чего формируется СИ. Тактовые импульсы ТИ предназначенные для управления работой распределителя импульсов поступают с частотой f/К на выход через схему 6. Цикл формирования СИ и ТИ завершается при поступлении сигнала «Сброс» на вход R триггера 2.
В приёмном устройстве блок синхронизации состоит из анализатора длительности импульсов и формирователя тактовых импульсов. Анализатор выделяет синхроимпульсы и запускает формирователь тактовых импульсов (ТИ) обеспечивающий синхронную работу приёмного и передающего распределителей.
Функциональная схема анализатора длительности импульсов (АДИ) и формирователя тактовых импульсов показана на рис.6.5, а временные диаграммы её работы на рис.6.6.
Схема работает следующим образом. Импульсы поступают на вход одновибратора 1 и запускают его своим передним фронтом. Одновибратор вырабатывает импульсы, длительность которых соответствует длительности синхроимпульсов. Формирователи 2 и 3, в качестве которых используются дифференцирующие цепи, выделяющие задние фронты (срезы) всех поступающих на их входы импульсов. Очевидно, что на входе схемы 4 получается сигнал только в случае поступления СИ на вход АДИ. Выделенный сигнал устанавливает триггер 5 в единицу, которая разрешает прохождение импульсов от задающего генератора 6 через схему 7 на вход делителя частоты 8.
Выходные ТИ управляют работой распределителя импульсов. На последнем такте работы триггер 5 сбрасывается в 0.
Аналого-цифровой преобразователь (см. рис.6.7).
Согласно заданию для системы должен быть разработан преобразователь перемещения в код Грея. Число разрядов преобразователя при погрешности преобразования 1% определено в разделе и составляет 7 разрядов двоичного кода. Количество разрядов двоичного кода и кода Грея совпадают, следовательно преобразователь 7-ми разрядный. Разрабатываем фотоэлектрический преобразователь перемещений в код Грея построенный по методу считывания. Функциональная схема такого преобразователя приведена на рис.6.7.
|
|
|
В фотоэлектрических преобразователях в качестве задающего элемента используется оптическое стекло, на которое нанесена кодовая маска в виде сочетаний прозрачных и не прозрачных участков. В качестве чувствительных элементов применяются фотоэлементы.
Свет от источников проходит через оптическое устройство, формирующее луч считывания и кодовый диск и попадает на фотоэлементы. Если между источником света и фотоэлементом находится прозрачный участок диска, то фотоэлемент будет находится в проводящем состоянии, что соответствует наличию 1 в данном разряде кода. Если между источником света и фотоэлементом находится непрозрачная площадка, то последний не будет проводить и это состояние будет соответствовать 0. Далее через усилитель сигналов код пересылается для записи в запоминающее устройство.
Применение в данном типе преобразователя кода Грея определяется следующими соображениями. При применении обычного двоичного кода из-за технологических погрешностей (перенос задающего элемента, неточность нанесения маски) могут возникать большие погрешности из-за возможного неодновременного изменения цифр в отдельных разрядах двоичного числа во время перехода от одного числа к другому. Причем ошибка может быть как минимальной, если она возникает в младшем разряде, так и максимальной, если она возникает в старшем разряде кода.
Для устранения этого недостатка и применяется код Грея, т.к. в этом коде при переходе от одного числа к другому комбинация изменяется только в одном разряде, а не в нескольких, как в двоичном коде. Причем кодовая маска составлена так, что изменение (в старшем или младшем – безразлично) может дать погрешность только на единицу, т.е. в весе младшего разряда.
Цифро-аналоговый преобразователь.
ЦАП второго ТИ строится по методу суммирования токов с весовыми значениями резисторов (см. рис.6.8). ЦАП состоит из последовательно-параллельного регистра, преобразующего последовательный код в параллельный, источников тока I1 – In, ключей коммутации К1 – Кn, декодирующей сетки, выходного усилителя. При поступлении последовательного кода, он преобразуется в параллельный, который поступая на управление ключами коммутации заменяет соответствующие из них. На входе выходного усилителя формируется напряжение в соответствие с поступившем кодом. Декодирующая сетка с весовыми резисторами для преобразования кода в напряжение по методу суммирования токов состоит из последовательно соединённых резисторов, сопротивления которых пропорциональны весам двоичных разрядов. Все источники тока дают одинаковое значение тока и имеют бесконечно большое внутреннее сопротивление. на выходе сетки представляет собой суммарное падение напряжения на цепочке резисторов. Если замкнуть только ключ Кn, то ток источника In протекает по всем сопротивлениям схемы и
|
|
|
Uвых = IR∙2 n-1.
Если все ключи замкнуты, то на выходе возникает максимальное значение напряжения:
Uвых = IR∙ (2 n-1 + 2 n-2 + … + 21 + 20).
Это значит, что выходное напряжение является функцией преобразуемой кодовой комбинации при условии, что сопротивление и источники тока идеальные.
Цифровая индикация.
Для отображения цифровой информации полученной с выхода АЦП в системе используется устройство цифровой индикации с формированием цифр в процессе считывания. В нашем случае применяем индикаторы на светодиодных матрицах, в которых формирование цифры происходит из семи полосок, так называемые семисигментные индикаторы. Такие индикаторы требуют специальное устройство для их управления, которое называется дешифратором двоичного кода в код управления семисигментным индикатором. Одна декада такого семисигментного индикатора с дешифратором изображена на рисунке 6.9. В качестве индикатора используется семисигментный индикатор АЛС 321, а в качестве дешифратора интегральная микросхема 514 ИД 2. Например, при поступлении на вход дешифратора кода соответствующего четырем, т.е. 0100, открываются ключи выходам дешифратора 514 ИД 2 и начинают светиться сегменты 2,3,6,7, образуя цифру 4.
|
|
|
