Средства взаимодействия с объектом Датчики

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Средства взаимодействия с объектом Датчики

Содержание

2. Датчики Датчики бывают Аналоговые, дискретные, цифровые кодовые ... Абсолютные, относительные Контактные, бесконтактные Резистивные, индуктивные, емкостные, ....
3. Датчики F(x) Параметр процесса (температура) Электрическая велечина (U, I напряжениее, ток, код) x Область линейности x2
4. Аналоговые датчики, пример Сульфид-кадмиевый фотоэлемент (CdS Cell) Vs = (Vb * Ra) / (Ra + Rb)
5. Дискретные датчики, примеры Контактные элементы - включен/выключен Инфракрасный излучатель + фототранзистор; электрическая цепь разрывается при наличии
6. Цифровые кодовые датчики, пример 011 2. Средства связи с объектом 2015 v.01
7. Дискретные процессы (Изменение состояния оборудования) (Изменение температуры) Непрерывные процессы Преобразование параметра физического процесса в электрический сигнал
8. 4. Исполнительные механизмы Исполнительные механизмы Контакторы Шаговые двигатели Силовые привода Нагреватели, холодильные установки (управление температурой) Вентильные
9. Контакторы, пример К 4 3 Сигнал от ВМ «1» U срабатывания min = 3v U отпускания
10. Шаговые двигатели, пример ШД Контроллер Команда от ВМ (через LPT) Направление Количество шагов Скорость 2. Средства
11. Дискретные процессы (Изменение состояния оборудования) (Изменение температуры) Непрерывные процессы Преобразование параметра физического процесса в электрический сигнал
12. Функции УСО Нормализация сигналов согласование выходных (входных) сигналов датчиков (исполнительных механизмов) с входными (выходными) сигналами подсистем
13. Фильтрация Гальваническая развязка Аналого- цифровое преобразование Нормализация Uвх Сигнал от объекта Ввод в ВМ Ввод аналогового
14. Пример: АЦП последовательного счета Пуск = 1; while ( Uk != 0) { Регистр = Регистр
15. Аналого-цифровые преобразователи Принципы преобразования (http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/): АЦП последовательного счета (единицы килогерц) АЦП проследовательного приближения (в Регистр сразу
16. Пример 1: АЦП ICOS i8017H 8 дифференциальных каналов Быстродействие – 100Кгц (при одном канале), 10Кгц –
17. Модуль ввода инициативного сигнала, счетчик внешних импульсов Пример 2: Модуль аналогового ввода (National Instruments) Фильтр низких
18. 2. Средства взаимодействия с внешней средой Сидельников В.В. vvs_home@list.ru 2011 v.01 5.2. Вывод аналогового сигнала Нормализация
19. Цифро-аналоговые преобразователи Основные характеристики: Разрядность – 8 – 24 Диапазон выходного сигнала – 0 - 5v,
20. Пример 1: ЦАП ICOS i8024H 4 канала (по току и по напряжению) Точность - +/- 0.1%
21. Гальваническая развязка Выходной регистр Вывод из ВМ Входной регистр Ввод в ВМ Гальваническая развязка ... ...
22. Пример: модуль ввода/вывода дискретной информации ICOS i8042 Выход -16 каналов, вход – 16 каналов Напряжение нагрузки
23. Связь с удаленными объектами Интерфейс последовательной связи – RS 232 Терминал Модем Data Comunication Equipment Data
24. D9 D25 D25 D9 1 3 4 6 7 стоп старт 2 5 8 четность DCD
25. До 32-х приемо-передатчиков Расстояние до 1000 м Скорость до 10 Мбод Витая пара RS-485 1 3
26. Пример: Система сбора дискретной информации МВДИ МВДИ МВДИ RS-485/RS-232 МВДИ Формирователь RS-485 MK 8 бит порт
27. Дискретные процессы (Изменение состояния оборудования) (Изменение температуры) Непрерывные процессы Преобразование параметра физического процесса в электрический сигнал
28. Пример: Агрегатный набор модулей на базе программируемого контроллера ICOS i8411 220 2. Средства связи с объектом
29. 2. Средства связи с объектом 2015 v.01 Пример 1 Контроллеры и УСО ICP DAS http://www.insat.ru/prices/info.php?pid=462 Пример
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Датчики
Датчики бывают
Аналоговые, дискретные, цифровые кодовые ...
Абсолютные, относительные
Контактные,

бесконтактные
Резистивные, индуктивные, емкостные, ....
. . . . .
Характеристики
Разрешение и точность
Линейнсть
Соответствие скорости измеряемого процесса
Соответствие условиям применения (герметичность,
пыле-влаго защищенность ...)
Надежность
Габариты и стоимость

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 3

Датчики
F(x)
Параметр процесса
(температура)
Электрическая велечина
(U, I напряжениее, ток, код)
x
Область линейности
x2
x1

F(x)

F(х)

Аналоговый датчик

Дискретный датчик

Датчик

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 4

Аналоговые датчики, пример
Сульфид-кадмиевый фотоэлемент (CdS Cell)
Vs = (Vb * Ra) /

(Ra + Rb)
L ~ 1/Vs

Выбор Rb:
Rb = Ra при среднем значении L = Lav и, следовательно, Ra = Rav

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 5

Дискретные датчики, примеры
Контактные элементы - включен/выключен
Инфракрасный излучатель + фототранзистор;
электрическая цепь

разрывается при наличии экранирующего элемента на пути светового потока

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 6

Цифровые кодовые датчики, пример
011
2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 7

Дискретные
процессы
(Изменение состояния
оборудования)
(Изменение
температуры)
Непрерывные
процессы
Преобразование
параметра физического процесса
в электрический
сигнал
Датчики
Согласование
сигналов и

данных

Устройства
связи с объектом

Средства взаимодействия с объектом
Исполнительные механизмы

Физические
процессы

Внешняя среда

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 8

4. Исполнительные механизмы
Исполнительные механизмы
Контакторы
Шаговые двигатели
Силовые привода
Нагреватели, холодильные

установки (управление
температурой)
Вентильные заслонки (управление давлением)
. . . . . .
Исполнительные механизмы управляются
Аналоговыми сигналами
дискретными сигналами
кодовыми комбинациями

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 9

Контакторы, пример
К
4
3
Сигнал от ВМ
«1»
U срабатывания min = 3v
U отпускания max =

1v
I коммутируемый = 75a
U коммутируемый = 330v
Tср/отп = 40ms
U изолируемое = 4000v

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Uвх

Слайд 10

Шаговые двигатели, пример
ШД
Контроллер
Команда от ВМ (через LPT)
Направление
Количество шагов
Скорость
2.

Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 11

Дискретные
процессы
(Изменение состояния
оборудования)
(Изменение
температуры)
Непрерывные
процессы
Преобразование
параметра физического процесса
в электрический
сигнал
Датчики
Согласование
сигналов и

данных

Устройства
связи с объектом

Средства взаимодействия с объектом
УСО

Физические
процессы

Внешняя среда

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 12

Функции УСО
Нормализация сигналов согласование выходных (входных) сигналов датчиков (исполнительных механизмов) с

входными (выходными) сигналами подсистем аналого-цифрового (цифро-аналогового) ввода-вывода
Гальваническая развязка исключение электрической связи между силовыми агрегатам объекта и слаботочными схемами устройств связи
Фильтрация подавление помех (импульсных наводок от срабатывания контакторов, 50 гц наводок от сети)
Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов (АЦП, ЦАП)
Ввод-вывод дискретной информации
Поддержка связи с удаленными объектами

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 13

Фильтрация
Гальваническая
развязка
Аналого-
цифровое
преобразование
Нормализация
Uвх
Сигнал
от объекта
Ввод в
ВМ
Ввод аналогового сигнала
Uвых Н
t
δUвх АЦП
Uвых Ф
t
Uвх АЦП
t
Выход

АЦП

111011

111000

110010

010010

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 14

Пример:
АЦП последовательного
счета
Пуск = 1;
while ( Uk != 0)
{

Регистр = Регистр + 1;
}
Готов = 1;

Аналого-цифровые преобразователи

Uвх1

ЦАП

Регистр

Схема
управления

Генератор
импульсов

Компаратор

Uk= 0/1

Пуск

Готов

Выход

Коммутатор

. . . .

UвхN

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 15

Аналого-цифровые преобразователи
Принципы преобразования (http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/):
АЦП последовательного счета (единицы килогерц)
АЦП проследовательного приближения (в

Регистр сразу заносится значение половины диапазона; компаратор выдает «0», если больше, «1» если меньше и т.д.) (десятки килогерц)
Интегрирующие АЦП
. . . . . . .

Основные характеристики:
Быстродействие - время преобразования – ( t = tГотов – tПуск , единицы – сотни микросекунд), частота (единицы – сотни Кгц)
Разрядность – 8 – 24, диапазон входного сигнала – 0 - 5v, 0 – 10v, -5 - +5v
Точность - определяется диапазоном входного сигнала, разрядностью; представляется весом младшего разряда в % от диапазона (0.4 – 0.1%)
Количество каналов – 4 - 128

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 16

Пример 1: АЦП ICOS i8017H
8 дифференциальных каналов
Быстродействие – 100Кгц

(при одном канале), 10Кгц – при 8-ми
Точность - +/- 0.1%
Изолируемое напряжение 3000v

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 17

Модуль ввода инициативного сигнала, счетчик внешних импульсов
Пример 2: Модуль аналогового ввода

(National Instruments)

Фильтр
низких частот

Оптронная
развязка

RS-485

МВИС

АЦП

фильтрация помех
по сети питания
и по цепям связи с объектом

16 разрядов; диапазон входного напряжения
0 - 10 в; частота - 1 Мгц

Микроконтроллер

контроль выхода сигнала за допустимый диапазон; поддержка протокола RS-485; обработки инициативных сигналов

формирователь RS-485

МВДИ

Модуль вывода дискретной информации “1” на выходе 1 – выход сигнала за верхний предел, “1” на выходе 2 – за нижний предел

Блок нормализации усилитель с управляемым коэффициентом усиления
К = 1 - 128

изолируемое
напряжение
до 3000v

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 18

2. Средства взаимодействия с внешней средой
Сидельников В.В. vvs_home@list.ru 2011

v.01

5.2. Вывод аналогового сигнала

Нормализация

Uвых

111011, 111010, 111000 ...

Гальваническая
развязка

Цифро
- аналоговое
преобразование

Сигнал
на объект

Вывод из
ВМ

Sn-1

R0/2n-1

R0/2n-2

R0/20

Sn-2

. . .

Uоп

Iвых

Rн

Iвых= (Uоп x Σ Six2i) / R0

Пример: ЦАП с последовательным суммированием

(Недостаток: высокие требования к точность параметров резисторов)

Слайд 19

Цифро-аналоговые преобразователи
Основные характеристики:
Разрядность – 8 – 24
Диапазон выходного сигнала – 0

- 5v, 0 – 10v, 5 – 100 ma
Точность - определяется диапазоном входного сигнала, разрядностью; представляется весом младшего разряда в % от диапазона (0.4 – 0.1%)
Количество каналов – 4 - 32

Принципы преобразования (http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/dac/):
Последовательные ЦАП
ЦАП с широтно-импульсной модуляцией
. . . . .
Параллельные ЦАП
ЦАП с суммированием выходных токов
. . . . .

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 20

Пример 1: ЦАП ICOS i8024H
4 канала (по току и по

напряжению)
Точность - +/- 0.1%
Изолируемое напряжение 3000v
Максимальный ток нагрузки токового выхода – 5ma (при напряжении внешнего источника питания – 24v)
Диапазон выходного напряжения – 0 - +10v

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 21

Гальваническая
развязка
Выходной
регистр
Вывод из
ВМ
Входной
регистр
Ввод в
ВМ
Гальваническая
развязка
...
...
...
...
Нормализация
К
Ввод/вывод дискретной информации
~ U
К1
...
2. Средства

связи с объектом 2015 v.01

Слайд 22

Пример: модуль ввода/вывода дискретной информации ICOS i8042
Выход -16 каналов, вход

– 16 каналов
Напряжение нагрузки на выходе 5 – 30v, ток нагрузки (max) – 100ma
Входное напряжение включения (min) – 3,5v
Входное напряжение выключения (max) – 1v
Изолируемое напряжение 3750v

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 23

Связь с удаленными объектами Интерфейс последовательной связи – RS 232
Терминал
Модем
Data
Comunication
Equipment
Data
Terminal
Equipment
К объекту управления
Контроллер
RS-232
2.

Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 24

D9
D25
D25
D9
1
3
4
6
7
стоп
старт
2
5
8
четность
DCD Carrie Detect (Определение несущей)
RxD Receive Data (Принимаемые данные)
TxD Transmit Data

(Передаваемые данные)
DTR Data Terminal Ready (Готовность терминала)
GND System Ground (Корпус системы)
DSR Data Set Ready (Готовность данных)
RTS Request to Send (Запрос на отправку)
CTS Clear to Send (Готовность приема)

RS-232

Нуль-модемное соединение

http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/interface/rs232/

Связь «точка-точка»
Расстояние до 15 м
Скорость 115 Кбит/с
Трехпроводная линия –
полудуплексная передача
(общая земля)

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 25

До 32-х приемо-передатчиков
Расстояние до 1000 м
Скорость до 10 Мбод
Витая пара
RS-485
1
3
4
6
7
стоп
старт
2
5
8
четность
9
адрес/данные
Конвертер
RS-485/Ethernet
Конвертер
RS-485/RS-232
2. Средства

связи с объектом 2015 v.01

Слайд 26

Пример: Система сбора дискретной
информации
МВДИ
МВДИ
МВДИ
RS-485/RS-232
МВДИ
Формирователь
RS-485
MK
8 бит порт
дискретного
ввода
Оптронная развязка
Объект
Объект
Объект
Объект
МВДИ (NI)
2. Средства

связи с объектом 2015 v.01

Слайд 27

Дискретные
процессы
(Изменение состояния
оборудования)
(Изменение
температуры)
Непрерывные
процессы
Преобразование
параметра физического процесса
в электрический
сигнал
Датчики
Согласование
сигналов и

данных

Устройства
связи с объектом

Средства взаимодействия с объектом
Контроллер

Физические
процессы

Внешняя среда

2. Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 28

Пример: Агрегатный набор модулей на базе программируемого контроллера ICOS i8411
220
2.

Средства связи с объектом 2015 v.01

Слайд 29

2. Средства связи с объектом 2015 v.01
Пример 1 Контроллеры и УСО ICP

DAS
http://www.insat.ru/prices/info.php?pid=462
Пример 2 Системы National Instruments
http://russia.ni.com/company

Средства взаимодействия с объектом Датчики

Содержание

ДатчикиДатчики бывают Аналоговые, дискретные, цифровые кодовые ... Абсолютные, относительные Контактные,

ДатчикиF(x)Параметр процесса (температура)Электрическая велечина (U, I напряжениее, ток, код)xОбласть линейностиx2 x1

Аналоговые датчики, примерСульфид-кадмиевый фотоэлемент (CdS Cell)Vs = (Vb * Ra) /

Дискретные датчики, примерыКонтактные элементы - включен/выключенИнфракрасный излучатель + фототранзистор; электрическая цепь

Цифровые кодовые датчики, пример0112. Средства связи с объектом 2015 v.01

4. Исполнительные механизмыИсполнительные механизмы Контакторы Шаговые двигатели Силовые привода Нагреватели, холодильные

Контакторы, примерК43Сигнал от ВМ«1»U срабатывания min = 3vU отпускания max =

Шаговые двигатели, примерШДКонтроллерКоманда от ВМ (через LPT) Направление Количество шагов Скорость2.

Функции УСОНормализация сигналов согласование выходных (входных) сигналов датчиков (исполнительных механизмов) с

Пример: АЦП последовательного счетаПуск = 1;while ( Uk != 0) {

Пример 1: АЦП ICOS i8017H 8 дифференциальных каналовБыстродействие – 100Кгц

Модуль ввода инициативного сигнала, счетчик внешних импульсовПример 2: Модуль аналогового ввода

2. Средства взаимодействия с внешней средой Сидельников В.В. vvs_home@list.ru 2011

Цифро-аналоговые преобразователиОсновные характеристики:Разрядность – 8 – 24Диапазон выходного сигнала – 0

Пример 1: ЦАП ICOS i8024H 4 канала (по току и по

Пример: модуль ввода/вывода дискретной информации ICOS i8042 Выход -16 каналов, вход

Связь с удаленными объектами Интерфейс последовательной связи – RS 232ТерминалМодемDataComunicationEquipmentDataTerminalEquipmentК объекту управленияКонтроллерRS-2322.

D9D25D25D913467стопстарт258четностьDCD Carrie Detect (Определение несущей)RxD Receive Data (Принимаемые данные)TxD Transmit Data

До 32-х приемо-передатчиковРасстояние до 1000 мСкорость до 10 МбодВитая параRS-48513467стопстарт258четность9адрес/данныеКонвертерRS-485/EthernetКонвертерRS-485/RS-2322. Средства

Пример: Агрегатный набор модулей на базе программируемого контроллера ICOS i8411 2202.

2. Средства связи с объектом 2015 v.01Пример 1 Контроллеры и УСО ICP

Похожие презентации

Датчики
Датчики бывают
Аналоговые, дискретные, цифровые кодовые ...
Абсолютные, относительные
Контактные,

Датчики
F(x)
Параметр процесса
(температура)
Электрическая велечина
(U, I напряжениее, ток, код)
x
Область линейности
x2
x1

Аналоговые датчики, пример
Сульфид-кадмиевый фотоэлемент (CdS Cell)
Vs = (Vb * Ra) /

Дискретные датчики, примеры
Контактные элементы - включен/выключен
Инфракрасный излучатель + фототранзистор;
электрическая цепь

Цифровые кодовые датчики, пример
011
2. Средства связи с объектом 2015 v.01

4. Исполнительные механизмы
Исполнительные механизмы
Контакторы
Шаговые двигатели
Силовые привода
Нагреватели, холодильные

Контакторы, пример
К
4
3
Сигнал от ВМ
«1»
U срабатывания min = 3v
U отпускания max =

Шаговые двигатели, пример
ШД
Контроллер
Команда от ВМ (через LPT)
Направление
Количество шагов
Скорость
2.

Функции УСО
Нормализация сигналов согласование выходных (входных) сигналов датчиков (исполнительных механизмов) с

Пример:
АЦП последовательного
счета
Пуск = 1;
while ( Uk != 0)
{

Пример 1: АЦП ICOS i8017H
8 дифференциальных каналов
Быстродействие – 100Кгц

Модуль ввода инициативного сигнала, счетчик внешних импульсов
Пример 2: Модуль аналогового ввода

2. Средства взаимодействия с внешней средой
Сидельников В.В. vvs_home@list.ru 2011

Цифро-аналоговые преобразователи
Основные характеристики:
Разрядность – 8 – 24
Диапазон выходного сигнала – 0

Пример 1: ЦАП ICOS i8024H
4 канала (по току и по

Пример: модуль ввода/вывода дискретной информации ICOS i8042
Выход -16 каналов, вход

Связь с удаленными объектами Интерфейс последовательной связи – RS 232
Терминал
Модем
Data
Comunication
Equipment
Data
Terminal
Equipment
К объекту управления
Контроллер
RS-232
2.

D9
D25
D25
D9
1
3
4
6
7
стоп
старт
2
5
8
четность
DCD Carrie Detect (Определение несущей)
RxD Receive Data (Принимаемые данные)
TxD Transmit Data

Пример: Агрегатный набор модулей на базе программируемого контроллера ICOS i8411
220
2.

2. Средства связи с объектом 2015 v.01
Пример 1 Контроллеры и УСО ICP