Аналого-цифровые преобразователиАналого-цифровой преобразователь (АЦП) — измерительный преобразователь, в котором непрерывная измеряемая величина автоматически преобразуется в дискретную и подвергается цифровому кодированию. В АЦП осуществляются дискретизация, квантование и кодирование измеряемой величины. 2. Счетчики импульсов. На выходе аналого-цифрового преобразователя результат измерения представляется в виде импульсов, последовательно поступающих в счетчик. Счетчики предназначены для подсчета импульсов, определяющих значение измеряемой величины. В счетчике результат измерения запоминается. Для построения цифровых счетчиков применяются двоичные логические элементы - триггеры. Триггер является устройством е двумя устойчивыми состояниями, при которых выходное напряжение может иметь либо низкий (), либо высокий () уровни. Состояние триггера, при котором его выходное напряжение равно , т. е. имеет высокий уровень, можно обозначить цифрой 1, а состояние, при котором напряжение на выходе , — цифрой 0. Триггер имеет основной выход () и инверсный, потенциал которого имеет обратное значение (), т.е. если на прямом выходе напряжение равно ( =1), то на инверсном оно будет — ( = 0). Управляющий сигнал обычно имеет форму короткого импульса. Часто цифровые счетчики выполняют на RST-триггерах (рис. 2.4), они имеют три входа и два выхода. Выход - прямой, - инверсный. При поступлении управляющего сигнала на вход S (вход set, установка 1), триггер устанавливается в «единичное» состояние Рис. 3.2. (т. е. = 1; = 0), а при поступлении управляющего сигнала на вход R (вход reset — установка 0 и сброс) в «нулевое» состояние (т. е. = 0, = 1). Если к моменту прихода управляющего сигнала на вход S (или R) триггер уже находился в «единичном» состоянии (или в «нулевом»), то его состояние не изменится. При поступлении сигнала на счетный вход Т триггер переключается от каждого импульса независимо от предыдущего состояния. Каждому состоянию счетчика ставится в соответствие двоичный код (двоичное число), определяемое значениями сигналов на выходах триггеров счетчика. При подаче на вход счетчика очередного импульса изменяется его состояние, т. е. изменяется двоичное число. На рис. 3.3,а показана структурная схема двоичного счетчика, который состоит из четырех последовательно соединенных RST триггеров (тетрада или четверка). Входные импульсы поступают только на первый триггер Тг1, причем каждый из них изменяет его состояние.
Рис. 3.4. Декада двоично-десятичного дешифратора
Рис. 3.3. Схема двоичного счетчика на триггерах (а); временная диаграмма и двоичная запись (б).
3. Цифровая индикация. Промышленность выпускает разнообразные элементы отображения информации в виде буквенно-цифровых индикаторов. Индикаторы строятся на разных принципах. Рис. 3.5. Цифровые индикаторы
Дешифраторы. В цифровом измерительном приборе дешифратор служит для преобразования двоично-десятичного кода, имеющегося на выходах счетных декад, в напряжения, управляющие работой цифрового индикатора. Выходы дешифратора соединяются с цифровым отсчетным устройством, которое воспроизводит изображение десятичных чисел. Управление ими требует десяти проводов на каждый десятичный разряд. Схема дешифратора строится так, чтобы при любом из возможных комбинаций сигналов, снятых со счетной декады, «единичное» значение появлялось только на одном из ее выходов. Рис. 3.4.
Контрольные вопросы 3.2.1. Объясните основные принципы преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой. 3.2.2. Какие типы кодов применяются в цифровых средствах измерения? Каковы преимущества двоично-десятичного кода? 3.2.3. Каково назначение аналого-цифрового преобразователя. 3.2.4. Поясните причины появления погрешности дискретности. 3.2.5. Назовите основные типы цифровых индикаторов. Каковы их принципы действия, достоинства и недостатки? 3.2.6. Поясните принципы действия счетной декады.
|