Перечень основных функций, подлежащих реализации

Исходя из технического задания можно выделить три основные функции, подлежащие реализации в ИДД.

Съем и оцифровка сигнала давления – сигнал снимается с чувствительного элемента, проходит через усилители и фильтры и поступает на вход АЦП.

Обработка сигнала и вычисление СКЗ – после преобразования в цифровую форму сигнал может дополнительно обрабатываться и, затем, вычисляется СКЗ сигнала.

Осуществление связи с системой мониторинга — датчик должен отвечать на запросы системы мониторинга по интерфейсу RS-485 и выдавать вычисленные значения СКЗ сигнала давления.

Функциональная модульная структура

Функционально-модульная структура - это графическое изображение совокупности связанных между собой модулей, идентифицирующих процессы обработки информации и физические процессы [20]. Анализ ТЗ позволяет сформулировать общую схему функционирования ИДД, на основе которой можно построить его функционально-модульную структуру.

Исходя из технического задания и основных функций, подлежащих реализации, описанных в подразделе 2.2 можно определить режимы работы проектируемого прибора:

· активный режим работы (оцифровка данных, вычисления);

· режим обмена (ответы на запросы мастера).

Со стороны аппаратной реализации, оба режима идентичны, поскольку они постоянно чередуются, кроме того фактически режим обмена является вложенным по отношению к активному режиму, так как оцифровка данных не может прекращаться на время обмена.

Таким образом, можно перейти непосредственно к синтезу функциональной схемы

Рисунок 2.2. Функциональная модульная структура интеллектуального датчика давления

Поскольку согласно техническому заданию, управление прибором и обмен данными между устройством опроса и ИДД должны производиться посредством интерфейса RS-485, то необходимо выполнить электрическое согласование между сигналами самого интерфейса и сигналами внутри проектируемого прибора, данную функцию выполняет преобразователь интерфейса. Логическое согласование производится на уровне вычислительного ядра, и показано на схеме в виде функции связи.

Преобразователь интерфейса RS-485 является функциональным узлом выполняющим преобразования в обоих направлениях, т.е. как на прием так и на передачу, что показано на функциональной схеме связями «Dвх.» и «D вых.» соответственно.

Сигнал Uдав поступает на вход устройства и проходит предварительное усиление, затем, для обеспечения безопасности устройства производится гальваническая развязка поступающего сигнала.

Гальванически развязанный сигнал Uразв. поступает на аналого-цифровой преобразователь и преобразуется в цифровой вид.

Полученные данные проходят через блок цифровых фильтров для выделения полосы сигнала, а затем производится накопление данных, вычисление СКЗ сигнала давления и коррекция полученных значений с учетом температуры окружающей среды.

Функция связи с устройством опроса принимает команды от устройства, и формирует ответные посылки по протоколу MODBUS RTU.

Блочная структура

Целью данной работы является разработка интеллектуального датчика давления, который должен не только оцифровывать сигнал давления, но также выделять нужную частотную полосу, вычислять СКЗ сигнала давления и корректировать сигнал давления в зависимости от температуры.  Обобщенная структура интеллектуального датчика давления представлена на рис. 2.2.

Рисунок 2.2. Обобщенная структура интеллектуального датчика давления.

В состав ИДД входят:

· Аналоговая часть - предназначена для предварительного усиления и гальванической развязки сигнала давления.

· Микроконтроллер – является вычислительным ядром устройства, использует встроенный АЦП для преобразования сигнала в цифровую форму, производит цифровую фильтрацию получаемых данных, вычисляет СКЗ сигнала давления, корректирует СКЗ с учетом температуры (по встроенному термодатчику), принимает запросы от устройства опроса, формирует ответные посылки.

· Преобразователь интерфейса RS-485 - преобразует последовательный асинхронный интерфейс микроконтроллера в стандарт RS-485.

· Устройство опроса – является внешним по отношению к ИДД и не разрабатывается в данном проекте, отправляет запросы ИДД для получения вычисленных и скорректированных значений СКЗ давления.