Zastosowanie sterownika mikroprocesorowego do pomiaru ciśnienia.

Transkrypt

1 Zastosowanie sterownika mikroprocesorowego do pomiaru ciśnienia.. Cel ćwiczenia. W ćwiczeniu należy dobrać parametry przetwarzania analogowo-cyfrowego w sposób umożliwiający odczyt ciśnienia w centymetrach słupa wody.. Budowa układu Układ pomiarowy składa się z czujnika ciśnienia typu MPX ( Czujnik zasilany jest napięciem,v (Rys.). Wyjście z mostka pomiarowego podłączone jest do -bitowego przetwornika C delta-sigma w wyjściem I C typu DS ( Czujnik ciśnienia, stabilizator,v oraz przetwornik C zamontowane są na wspólnej płytce (Rys.). płytka ta połączona jest ze sterownikiem mikroprocesorowym za pomocą linii, na które składają się zasilanie V, masa oraz dwie linie magistrali I C. Schemat i płytkę sterownika przedstawia Rys.. Oparty on jest o procesor TCD ( zawierający n.in.: kb pamięci RM, kb pamięci PROM oraz kb pamięci programu typu flash. Główna zaletą tego sterownika jest możliwość programowania w systemie poprzez złącze RS tzn. nie jest potrzeby żaden programator. Dodatkowo płytka sterownika zawiera klawiszy oraz wyświetlacz LCD ( linie po znaków). Program wpisany do sterownika odczytuje, w sposób ciągły, przetwornik ciśnienia pokazując na wyświetlaczu napięcie różnicowe mostka pomiarowego w mv oraz wartość przetworzoną w cmho. Przetwarzanie odbywa się zgodnie z zależnością: Wynik[cmHO] = SL*(ODCZYT[mV] OFST) Dodatkowo, program umozliwia wpisanie STŁJ_CZSU opomiaru. Użycie stałej większej od spowoduje, że wynik pojawiający się na wyświetlaczu będzie zmieniał się zgodnie z zależnością rekurencyjną: WynikSredni = WynikSredni (WynikSredni WynikChwilowy)/STL_CZSU i nie będzie pływał.. Przygotowanie do ćwiczenia. Czas przygotowania się do ćwiczenia wynosi około do godzin... Zapoznanie się z literaturą [] Materiały Laboratorium i Wykładów Zespołu Układów lektronicznych. Miedzy innymi instrukcja czujnika ciśnienia MPX.pdf oraz parametrami i zasadą działania przetwornika analogowo-cyfrowego ads.pdf. [] U. Tietze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa,, s. -; -. [] P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki, WiŁ, Warszawa,, s. -.

2 .. Pytania kontrolne. Jaka jest zasada działania przetworników /C: Flash ompensacyjny (sukcesywnej aproksymacji lub zliczający) Z podwójnym całkowaniem Z poczwórnym całkowaniem Z kompensacją zera Sigma delta?. Jakie są podstawowe błędy przetwarzania przetworników /C i C/?. Jaki jest przeliczniki jednostek ciśnienia: PSI (funt na cal kwadratowy), Pa (paskale), mmho (milimetry wysokości słupa wody), at (atmosfera techniczna), atm (atmosfera fizyczna), mmhg (milimetry słupa rtęci ), Tr (tor), Br (bar)?.. Zadanie projektowe Na podstawie danych katalogowych czujnika ciśnienia MPX i przetwornika DS oszacować (dla różnych wartości wzmocnienia wewnętrznego przetwornika - PG=,,,):. Graniczną wartość współczynnika ofsetu,. Współczynnik skalowania (napięcie zasilania czujnika wynosi,v!),. Napięcie kwantyzacji przetwornika C oraz odpowiadającą mu dokładność pomiaru ciśnienia w cmh O. Wszystkie szacowane wartości wpisać do tabeli (komórki zacieniowane): PG Oszacowany ofset maksymalny [mv] Ofset zmierzony[mv] Oszcowany wsp. wzmocnienia Dobrany wsp. wzmocnienia Oszacowany błąd kwantyzacji [mv] Oszacowany błąd kwantyzacji [mmho] Obserwowany błąd kwantyzacji [mv] Obserwowany błąd kwantyzacji [mmho]

3 . Przebieg ćwiczenia Zadanie polega na dobraniu, w sposób doświadczalny, wartości OFST i SL, tak, żeby możliwy był odczyt ciśnienia w cmho. Dobór współczynników zależy od wzmocnienia wstępnego przetwornika analogowo-cyfrowego (wpisanym wartościom,,, odpowiada wzmocnienie PG =,,,). Wpisywanie wartości odbywa się po przełączeniu przetwornika do MNU poprzez przytrzymanie klawisza NT (prawy dolny). Sposób wpisywania wartości należy opanować metodą prób i błędów. Odczyt kwantyzacji pomiaru odbywa się poprzez obserwacje skoku wskazywanej wartości przy bardzo małej zmianie ciśnienia.

4 złącze IDC magistrali,, Z PIN V C u u U Vin +,V +.V u C u -Vin +Vin Vdd U DS V C u LM-. MPX MPX +.V C u mpx Rys.. Przetwornik ciśnienia schemat i płytka

5 Width Constraint [Pref Width = mil Min Width = mil Max Width = mil] C u C u U U C adres: x T C nie montowac adres: x C u Z U C adres: x IDCMLP CD RTS TXD RX RSTI TX CDI D RXD Przy zaprawianiu kabla do Z rozlaczyc piny,, i C u u C RSTI CDI TX RX RS_V J JUMPR/ RX TX C+ TO RI TO RI MX C U C- C+ C- C- C+ TI RO TI RO u RTS CD TXD C u C u D RXD RS_TTL D CD RTS TXD Z IDCMLP L * i Width Constraint [Pref Width = mil Min Width = mil Max Width = mil] i PCB Rule U C C BRIDG PCB Rule + - Width Constraint [Pref Width = mil Min Width = mil Max Width = mil] i PCB Rule + Width Constraint [Pref Width = mil Min Width = mil Max Width = mil] U LM- Width Constraint [Pref Width = mil Min Width = mil Max Width = mil] i PCB Rule u C u Vin Vout u C u R k L LD i PCB Rule V P.-P.-P. P k kontrast Data/Ctrl R/W -- - LCD RD Data -- - LCD WR Data -- - LCD RD Ctrl -- - LCD WR Ctrl V D/I R/W D D D D D D D D VLD Z PIN P P P P P WD U C n P/T P/TX P P P P P P D/P D/P D/P D/P D/P D/P D/P D/P D D D D D D D D R k R k R k R R T PNP X MHZ C p C Comment: p S INT INT T T CL RST u /RD /WR P./INT P./INT P./T P./T /VP X X RST P./RD P./WR CRD VSS P/ P/ P/ P/ P/ P/ P/ P/ P./RXD P./TXD L/P PSN RXD TXD L/P PSN D/I R/W J JUMPR/ Booot loader U INT VDD VSS PC P P P P P P P P C u kl kl S D LWISZ S S R k S T PNP VLD BZ BUZZR INZW SW_RT /INT z iic WD INT INT P T P T P V-BT + +CC u C u D D D D D D D D /RD /WR kl D LWISZY S kl S R k LWISZ J SW_RT LWISZY JUMPR/ ZLCZ Z IDCMLP Z IDCMLP Rys.a. Schemat sterownika

6 B C C B Rys.b. Płytka sterownika