- •1 Задачи автоматического контроля
- •2 Классификации приборов автоматического контроля
- •3 Классификация погрешностей
- •3.1 Погрешность измерения
- •4 Измерительные преобразователи
- •4.1 Классификация первичных измерительных преобразователей
- •5 Измерительные системы автоматического контроля размеров
- •6 Системы с прямым преобразованием на примере
- •6.1 Аналого-цифровой преобразователь прямого преобразования
- •6.2 Аналого-цифровой преобразователь с промежуточным
- •7 Сравнительная характеристика измерительных
- •8 Средства активного контроля
- •8.1 Средства активного контроля в процессе обработки
- •Контроля в процессе обработки
- •8.2 Средства послеоперационного контроля
- •Послеоперационного контроля
- •8.3 Средства до начала обработки
- •Контроля до начала обработки
- •8.4 Требования, предъявляемые к приборам активного контроля
- •9 Контрольные и контрольно-сортировочные автоматы
- •Для сортировки конических роликов
- •Для контроля диаметра шейки катка.
- •10 Контрольные приспособления
6 Системы с прямым преобразованием на примере
аналого-цифрового преобразователя
Рисунок 1.1 – Аналого-цифровой преобразователь
Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее
входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее
напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.[2]
Рисунок 1.2 - Компаратор
6.1 Аналого-цифровой преобразователь прямого преобразования
Параллельные АЦП прямого преобразования, полностью
параллельные АЦП, содержат по одному компаратору на каждый дискретный уровень входного сигнала. В любой момент времени только компараторы, соответствующие уровням ниже уровня входного сигнала, выдают на своём выходе сигнал превышения. Сигналы со всех компараторов поступают либо прямо в параллельный регистр, тогда обработка кода осуществляется программно, либо на аппаратный логический шифратор, аппаратно генерирующий нужный цифровой код в зависимости от кода на входе шифратора. Данные с шифратора фиксируются в параллельном регистре. Частота дискретизации параллельных АЦП, в общем случае, зависит от аппаратных характеристик аналоговых и логических элементов, а также от требуемой частоты выборки значений.
Параллельные АЦП прямого преобразования - самые быстрые, но
обычно имеют разрешение не более 8 бит, так как влекут за собой большие аппаратные затраты ( компараторов). АЦП этого типа имеют очень большой размер кристалла микросхемы, высокую входную ёмкость, и могут выдавать кратковременные ошибки на выходе. Часто используются для видео или других высокочастотных сигналов, а также широко применяются в промышленности для отслеживания быстро изменяющихся процессов в реальном времени.
Параллельно-последовательные АЦП прямого преобразования,
частично последовательные АЦП, сохраняя высокое быстродействие позволяют значительно уменьшить количество компараторов (до );
где n - число битов выходного кода,
k - число параллельных АЦП прямого преобразования), требующееся
для преобразования аналогового сигнала в цифровой (при 8-ми битах и 2-х АЦП требуется 30 компараторов). Используют два или более (k) шага-поддиапазона. Содержат в своем составе k параллельных АЦП прямого преобразования. Второй, третий и т.д. АЦП служат для уменьшения ошибки квантования первого АЦП путем оцифровки этой ошибки. На первом шаге производится грубое преобразование (с низким разрешением). Далее определяется разница между входным сигналом и аналоговым сигналом, соответствующим результату грубого преобразования (со вспомогательного ЦАП, на который подаётся грубый код). На втором шаге найденная разница подвергается преобразованию, и полученный код объединяется с грубым кодом для получения полного выгодного цифрового значения. АЦП этого типа медленнее параллельных АЦП прямого преобразования, имеют высокое разрешение и небольшой размер корпуса. Для увеличения скорости выходного оцифрованного потока данных в параллельно-последовательных АЦП прямого преобразования, применяется конвейерная работа параллельных АЦП.
Конвейерная работа АЦП в отличие от обычного режима работы
параллельно-последовательных АЦП прямого преобразования, в котором данные передаются после полного преобразования, при конвейерной работе данные частичных преобразований передаются по мере готовности до окончания полного преобразования.
Последовательные АЦП прямого преобразования, полностью
последовательные АЦП (k=n), медленнее параллельных АЦП прямого преобразования и немного медленнее параллельно-последовательных АЦП прямого преобразования, но ещё больше (до ;
где n - число битов выходного кода,
k - число параллельных АЦП прямого преобразования) уменьшают количество компараторов (при 8-ми битах требуется 8 компараторов). Троичные АЦП этого вида приблизительно в 1,5 раза быстрее соизмеримых по числу уровней и аппаратным затратам двоичных АЦП этого же вида.[2]