Временная диаграмма работы системы

    Временная диаграмма работы системы представлена на рис. 3.3.

Рисунок 3.3. Временная диаграмма работы ИДД

    На данной диаграмме видно, что оцифровка происходит непрерывно, а обработка данных начинается после накопления 128 отсчетов сигнала. Это требует применения двойной буфферизации, то есть, один буфер заполняется отсчетами и является активным, второй в то же время обрабатывается и является пассивным. При таком подходе важно чтобы время заполнения буфера было много больше времени обработки. Также на диаграмме показаны запросы по каналу связи, можно заметить что запросы недетерминированы по времени, и может сложиться ситуация показанная для первых двух запросов на диаграмме: второй запрос приходит, но значение СКЗ фактически еще не обновилось. Однако, согласно протоколу Modbus опрашиваемое устройство обязано ответить - иначе это уже ошибка связи, поэтому ИДД отправляет в ответ на такой запрос последнее известное значение СКЗ сигнала.

Проектирование структурной схемы ИДД

Исходя из поставленных технических условий, разработаем структурную схему устройства, на основании которой можно будет вести дальнейшее проектирование системы.

Вовремя работы разрабатываемое устройство должно решать ряд задач, определенных рамками технического задания:

1. Стабилизация питания.

2. Усиление получаемого сигнала.

3. Оцифровка сигнала.

4. Цифровая фильтрация (формирование полосы).

5. Вычисление СКЗ сигнала.

6. Обмен данными с устройством опроса по протоколу Modbus.

Исходя из вышеперечисленных задачможно определить основные узлы структурной схемы интеллектуального датчика давления. Поскольку разрабатываемое устройство представляет собой единое целое, то распределение задач между ее структурными блоками будет несколько отличатся от описанного. Таким образом, получим структурную схему устройства, представленную на рис. 4.1.

Рисунок 4.1. Схема электрическая структурная интеллектуального датчика давления.

Основным блоком структурной схемы устройства является микроконтроллер, который осуществляет контроль за состоянием устройства в целом и управление режимами его работы. Также микроконтроллер осуществляет оцифровку сигнала давления, обработку полученных данных и вычисление СКЗ давления, кроме того, микроконтроллер должен иметь встроенный датчик температуры. На данный блок так же ложится задача обеспечения логического уровня обмена данными с устройством опроса.

На вход ИДД поступает питание от устройства опроса 12-24В, для того чтобы снизить уровень шумов и привести уровень питания к требуемому для компонентов схемы используется линейный стабилизатор питания. Данный блок формирует первую шину питания датчика - V1.

Так как датчик будет иметь электрический контакт с корпусом силового трансформатора, для обеспечения электробезопасности устройства желательно гальванически отвязать контактирующие части от линий питания и связи устройства опроса. Это можно сделать двумя путями: использовать развязанный преобразователь интерфейса RS-485 и DC-DC преобразователь питания с гальванической развязкой, или использовать гальваническую развязку на уровне аналоговой части до АЦП. При этом потребуется использовать дополнительную шину питания V2, специально для аналогового усилителя сигнала.

Так как согласно техническому заданию требуется формировать полосу на стадии аналоговой обработки - разрабатываемый усилитель можно совместить с фильтром.