фрового перетворення буде дорівнює:
В
де
- значення роздільної здатності аналого-цифрового перетворення;
- корисне значення роздільної здатності;
- максимальна похибка перетворювача (В± 5 квантів).
Таким чином, роздільна здатність аналого-цифрового перетворення повинна бути не гірше 12 розрядів (2 12 = 4096> 2500). p> При необхідності лінеаризації, на неї треба додатково 2 розряду, тоді значення роздільної здібності аналого-цифрового перетворення буде:
В
Таким чином, роздільна здатність аналого-цифрового перетворення повинна бути не менше 14 розрядів.
В
4. Лінеаризація НСХ перетворювача
Для досягнення необхідної точності перетворення використовують линеаризацию НСХ термоперетворювача. На практиці широке розповсюдження отримав метод лінеаризації за допомогою кусково-лінійної апроксимації. У цьому методі вихідну функцію представляють ламаної кривої, зменшуючи тим самим число точок характеристики, значення яких необхідно тримати в пам'яті обчислювального пристрою, відповідно при цьому зменшуються вимоги до обчислювальному пристрою, що здешевлює вартість всієї системи і спрощує її.
Ми також будемо використовувати метод кусочно-лінійної апроксимації. Для цього розділимо вихідну НСХ термоперетворювача на кілька ділянок, в кожному з яких НСХ представляється прямим відрізком, що з'єднує крайні точки характеристики НСХ.
У першому наближенні число необхідних ділянок лінеаризації можна визначити за формулою (5)
, (5)
де
- число ділянок лінеаризації;
- максимальна похибка лінеаризації (%)
- необхідна точність перетворення (0,2)
Отже,
= 1,53/0,2 = 7,658 ділянок.
Таким чином, у першому наближенні, для відповідності перетворювача класу точності 0,25, вихідну НСХ термоперетворювача необхідно розділити на 8 ділянок. p> При такому числі ділянок кусково-лінійна апроксимація неефективна, а використання ПЗУ для прямого перетворення вихідного коду АЦП в значення температури дозволяє просто реалізувати відповідність перетворювача класу точності 0,25 для діапазону температур від 600 до 1100 В° С.
Значення необхідної ємності ПЗУ знайдемо за формулою:
В
де
- число вхідних значень для ПЗУ;
- розрядність вхідних даних з АЦП;
- довжина коду АЦП (у байтах).
У нашому випадку N = 14 розрядів, довжина вихідного коду d = 2байта (14біт/8біт).
5. Вибір і обгрунтування принципу роботи вузла аналого-цифрового перетворення
По суті аналого-цифрові перетворювачі або перетворять аналоговий вхідний сигнал (напруга або струм) в частоту або послідовність імпульсів, тривалість якої вимірюють для забезпечення отображающего цифрового сигналу, або, щоб отримати цифровий вихідний сигнал, порівнюють вхідний сигнал з змінним опорним сигналом, використовуючи внутрішній ЦАП. p> Існує три провідних способу перетворення, заснованих на принципі вимірювання часового інтервалу: перетворення напруги в частоту, метод з пилкоподібним напругою і метод лінійного інтегрування. На методі порівняння грунтуються схеми послідовного наближення, паралельні та модифіковані паралельні схеми.
В основному знаходять застосування 2 основних типи АЦП: двотактний інтегруючий АЦП і АЦП послідовного наближення. Кожен з них перетворює вхідну напругу в цифровий код, пропорційний вхідній напрузі.
При виборі принципу роботи вузла аналого-цифрового перетворення будемо враховувати наступні фактори:
- точність перетворення;
- швидкість перетворення;
- стабільність точностних характеристик перетворювача в часі;
- вартість перетворювача;
- гальванічне розділення вхідних і вихідних ланцюгів.
Розглянемо всі ці фактори:
1) із завдання відомо, що час реакції датчика на зміну температури складає більше 10 секунд - можемо застосувати низькошвидкісної АЦП;
2) вимоги до точності перетворення - 14 розрядний АЦП;
3) вартість перетворювача - якомога дешевше;
4) стабільність точностних характеристик перетворювача в часі - з плином часу перетворювач повинен забезпечувати високу якість перетворення без необхідності частої калібрування споживачем;
5) практично всі АЦП дозволяють реалізувати гальванічне розділення між вхідними та вихідними ланцюгами, відмінності будуть лише в технічній реалізації та вартості обраного рішення. p> Цим вимогам відповідають інтегруючі АЦП, які мають додаткові переваги в порівнянні з АЦП послідовного наближення: мінімальне число необхідних точних компонентів, високу завадостійкість, відсутність диференціальної нелінійності, низьку вартість.
Недоліком таких АЦП є великий час перетворення, обумовлене прив'язкою періоду інтегрування до тривалості періоду живильної мережі. У нашому випадку вимоги за швидкодією АЦП...
