спериментальну установку, яка є сукупністю спектральної та вимірювальної апаратури, а також комп'ютера.
В В
Малюнок 2. Блок схема ВРХ - спектрометра
1.3 Перетворювач напруга - частота AD 652.
Важливим елементом вимірювального тракту КРС-спектрометра є перетворювач напруги в частоту (ПНЧ) з зрівноважуванням зарядів - мікросхема AD652. Така увага до цієї мікросхемі в даній роботі обумовлено тим, що саме метричні властивості ПНЧ визначають всі метричні властивості установки, оскільки після ПНЧ вся подальша обробка ведеться в цифровому представленні, без накопичення похибки. p> У цій мікросхемі вхідна аналогове напруга перетвориться у вихідну імпульсну послідовність, частота якої пропорційна вхідній напрузі. Це здійснюється електричною схемою, наведеної на рис.2. br/>
В
Малюнок 3 . Електрична схема ПНЧ AD652. br/>В
Малюнок 4. Діаграма роботи інтегратора
Залежно від вихідного сигналу компаратора імпульси струму фіксованого тривалості (тобто з фіксованим приростом заряду) підключаються при кожній зміні тактових імпульсів або до суммирующему входу, або до землі, що дозволяє підтримувати нульовий середній струм на суммирующем вході. Це принцип урівноваження [4] (Його особливість укладена в застосуванні конденсатора для відстеження відношення рівня вхідного сигналу до еталонного: рис. 2). Лічильник відстежує кількість імпульсів підключення до суммирующему входу (не більше 2млн). Отримане число буде пропорційно середньому вхідного рівня за це число тактових імпульсів. Після того, як сигнал виходу інтегратора досягає порогу компаратора, вихід вентиля AND переходить у верхнє стан. Нічого не відбувається, поки нульовий рівень тактового генератора не влучає на вхід тригера. У цей момент, тактовий генератор перебуває в стані нижнього рівня, тому тригер не змінює стан. Коли генератор повертається в одиничний стан, тригер також переходить в одиничний стан (рис. 4) і дає команду перемикачу відняти з інтегратора певний наперед задане значення; в цей самий момент, тригер дає команду вентиля AND встати в нижнє стан виходу. На наступному негативному такті генератора, нижнє вихідна стан вентиля AND передається на вхід D тригера. Коли генератор повертається в верхнє стан, вихід тригера переходить в нижнє стан і дає команду перемикачу повернутися в режим інтегрування. У той же самий час тригер дає команду на вхід вентиля AND встати в режим високого рівня.
Імпульси скидання, прикладені до интегратору, мають довжину рівно одного періоду генератора, єдиний випадок, коли можуть виникнути відхилення, це при нагріванні, тому необхідно якісно підбирати харчування мікросхеми, щоб уникнути перегріву.
Основні характеристики мікросхеми AD652:
В· Крутизна перетворення 200 кГц/В
В· Помилка крутизни перетворення 0,25%
В· Максимальна вихідна частота 2 МГц
В· Помилка лінійності 0,01%
В· Вхідний струм 5 в€™ 10 -9 А
1.4 Концепція дворівневого управління.
Для управління елементами спектрометра та забезпечення діалогу з користувачем була розроблена система дворівневого управління. Верхній рівень - рівень користувача - реалізується програмою для комп'ютера типу Pentium, написаної в середовищі Visual Basic 6.0. Нижній рівень - рівень управління обладнанням - реалізується програмованим мікроконтролером (мікросхема ATMega128 фірми Atmel), який має цифрові й аналогові входи і виходи, лічильні канали та іншу периферію. Зв'язок між рівнями здійснюється через стандартний порт RS-232. p> Необхідність такого поділу пояснюється тим, що сучасні багатозадачні операційні системи використовують концепцію поділу часу процесора між кількома виконуються додатками. Це може призвести до ситуації, що завдання реального часу не зможе вчасно обробити настало в системі подія через те, що в цей момент виконувалася зовсім інше завдання.
У даному спектрометрі при синхронному скануванні спектра з ПНЧ безперервно надходять імпульси, і потрібно підрахувати їх кількість у одиницю часу. Саме стабільність тривалості цієї одиниці визначає метричні властивості спектрометра. Однак, забезпечити необхідну стабільність в багатозадачному системі, якою є Windows, не представляється можливим. Спроба виконати керуючі дії в середовищі Windows в кращому випадку призведе до різкого погіршення точності вимірювань, в гіршому - до втрати даних.
При використанні системи дворівневого управління така проблема зникає. На верхньому рівні управління в зручному для користувача вигляді задаються наступні параметри:
В· поточна довжина хвилі, зазначена на механічному барабані монохроматора
В· початкова довжина хвилі сканування спектра
В· кінцева довжина хвилі сканування спектра
В· експозиція
В· крок сканування
Також забезпечується графічна візуалі...
