Urządzenia wejściowe w komputerowych układach

sterowania

Urządzenia służące do wprowadzania do komputera informacji o przebiegu
procesu technologicznego w układach CRPD, BSC i w układach
sterowania nadrzędnego mają taką samą budowę.

Urządzenia te nazywane urządzeniami wejściowymi , układami
sprzężenia obiektowego albo angielskim terminem INTERFACE
przetwarzają sygnały pochodzące od urządzeń obiektowych do postaci
wymaganej przez komputer.

Sygnały te muszą być uporządkowane i przekształcone do postaci cyfrowej
występującej w odpowiednim kodzie.

Sygnały wejściowe czujników stosowanych w przemyśle są to najczęściej

napięcia, prądy lub ciśnienia zmieniające się proporcjonalnie do zmian

mierzonego parametru, sygnały te nazywamy analogowymi .

Najdogodniejszy do dalszej obróbki jest stałoprądowy sygnał napięciowy.

Sygnały o innej postaci są więc przed wprowadzeniem do układu wejściowego

komputera przetwarzane na napięcie stałe.

Im niższy poziom sygnału tym trudniej jest go przesłać i przetwarzać z dużą

dokładnością.

Z drugiej strony stosowanie indywidualnych wzmacniaczy przy wszystkich

czujnikach jest kłopotliwe:
•Wymaga doprowadzenia napięć zasilających,
•Stabilizacji temperaturowej wzmacniaczy

Zależnie od istniejących warunków:
• odległości, na jaką są przesyłane sygnały,
• poziomu zakłóceń,
• wymaganej dokładności,

Stosowane są indywidualne wzmacniacze podnoszące poziom sygnału do

poziomu kilku woltów albo podawanie sygnałów miliwoltowych

bezpośrednio do urzadzenia wprowadzania danych.

Osobną grupę sygnałów wejściowych stanowią sygnały cyfrowe.

Są to przede wszystkim sygnały dwuwartościowe, pochodzące od łączników

sygnalizujących stan różnych urządzeń, załączanie i odłączanie napędów.

Sygnały cyfrowe mogą też pochodzić od układów pomiarowych działających

na zasadzie zliczania impulsów – układy do pomiaru strumieni przepływu

.

Wszystkie rodzaje sygnałów są wprowadzane przez komutatory

umożliwiające wybranie tego z pośród wielu wejść, którego adres zostanie

podany przez komputer.

W skład komutatora, który jest w pewnego rodzaju multiplekserem

wchodzi dekoder adresu i zespół kluczy. Typ kluczy zależy od rodzaju od

rodzaju wprowadzanych sygnałów

Wprowadzanie sygnałów analogowych

Sygnał pomiarowy jest przetwarzany do postaci cyfrowej przez

przetwornik analogowo-cyfrowy. Liczba otrzymywana na wyjściu

przetwornika, reprezentująca wartość przetwarzanego sygnału, występuje

najczęściej w kodzie dwójkowym. Najczęściej stosowany jest układ

przetwornika z kolejnymi przybliżeniami.

Napięcie przetwarzane podawane jest jedno wejście różnicowego wzmacniacza

porównującego (komparatora) natomiast na drugie wejście tego wzmacniacza

podawany jest sygnał wyjściowy z przetwornika cyfrowo-analogowego

przetwarzającego na napięcie sygnał cyfrowy generowany przez układ

sterowania.

Cały proces przetwarzania jest realizowany w

n

krokach, gdzie

n

jest liczbą

bitów cyfrowego odpowiednika przetwarzającego napięcia.

W pierwszym kroku układ sterujący wytwarza jedynkę na najbardziej znaczącej

pozycji, zera na wszystkich pozostałych. Powoduje to powstanie na wyjściu

przetwornika C/A napięcia równego połowie pełnego zakresu.

Jeżeli napięcie z przetwornika C/A jest mniejsze niż napięcie przetwarzane, na

najbardziej znaczącej pozycji zostaje zapamiętana jedynka, jeżeli jest większe –

zostaje zapamiętane zero. W ten sam sposób wykonywane są wszystkie kroki,

aż do najmniej znaczącej pozycji. Po wykonaniu ostatniego kroku w układzie

sterującym znajduje się zapamiętany cyfrowy odpowiednik przetwarzania

napięcia. Jest to wielkość wyjściowa przetwornika.

Parametry przetworników z kolejnymi przybliżeniami wynikają z możliwości

uzyskania dużej szybkości lub dużej dokładności statycznej. Ze wzrostem

szybkości trudniej jest jednak uzyskać dużą dokładność.