Патрик Гёлль - Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс

АЦП ADC 100 просто подключается кабелем, входящим в комплект поставки, к разъему параллельного порта ПК (не нужно ни источника питания, ни даже гальванической батарейки!). При этом он способен обеспечить возможности и характеристики, сравнимые с некоторыми платами сбора данных, предназначенными для установки в слоты материнской платы.

ADC 100 — это техническое решение, которое целесообразно использовать, если достаточно частоты дискретизации в 50-100 кГц. Для более высоких скоростей стоит выбрать АЦП ADC 200.

Самостоятельная сборка аналогового интерфейса привлекательна прежде всего вследствие значительной экономии средств, особенно если при этом не понадобится серьезное математическое обеспечение, обычно поставляемое в комплекте с промышленными изделиями. При таком подходе можно также выбрать другие способы связи «интерфейс-ПК», например, подключаться к ПК через последовательный, а не через параллельный порт, или же использовать гальваническую развязку, которая в определенных случаях будет необходима.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПОРТА

Что может быть более естественным, чем подключение последовательного АЦП к последовательному порту, даже если промышленные изделия чаще используют порт параллельный? По правде говоря, главное преимущество такого решения состоит в том, что ПК с двумя (и даже с четырьмя) последовательными портами встречаются гораздо чаще, чем ПК с двумя параллельными портами.

С тех пор как появились специальные порты для мыши, у компьютера довольно часто остается свободным по меньшей мере один последовательный порт; между тем параллельный порт практически всегда занят принтером, очень полезным в виртуальном измерительном комплексе для вывода графиков и числовых результатов.

Еще одним преимуществом последовательного порта RS 232 является более высокая нагрузочная способность, по сравнению с большинством параллельных портов. Она позволяет отчасти разрешить проблему питания не всегда экономичных схем интерфейсов.

Принципиальная схема, приведенная на рис. 4.1, построена на основе схемы промышленных АЦП ADC 10 и ADC 12 (рис. 3.3).

Рис. 4.1. Принципиальная схема интерфейса для последовательного порта

В частности, применен аналогичный входной каскад с делителем напряжения. При использовании тех же номиналов резисторов R4 и R5 (100 кОм для 8-разрядного ADC 10 и 33 кОм для 12-разрядного ADC 12) можно обеспечить автоматическую совместимость этого устройства со всеми приставками, которые будут описаны в главе 6 — устройствами нормирования сигналов, датчиками и т. п.

И наоборот, совершенно очевидно, что с данным устройством нельзя использовать программы, предназначенные для ADC 10 и ADC 12, можно применять только те программы, которые написаны именно для него и приведены на сервере www.dnik.ru. Также допускается использование собственных разработок, основанных на драйверах, о которых пойдет речь в главе 5 .

Номиналы резисторов входного делителя в любом случае нуждаются в пояснениях, а их подбор требует определенной аккуратности.

Надо учитывать, что входное сопротивление микросхемы АЦП последовательного приближения (вывод 2 ) имеет, по крайней мере, во время выполнения преобразования, почти только емкостный характер. При напряжении питания 5 В ток утечки в пределах 1 мкА соответствует активной составляющей сопротивления 5 МОм, что значительно больше входного сопротивления обычного осциллографа. Емкостная же составляющая может достигать 30 пФ у микросхемы TLC 1549 и 100 пФ у LTC 1292. Это опять же не сильно отличается от того, что свойственно входу классического осциллографа, но случай, который нас интересует, совершенно особый.

Входная емкость образована элементами устройства выборки-хранения, и она постоянно изменяется. Согласно рис. 4.2, интегрирующий фильтр, образуемый этой емкостью С и всяким сопротивлением R, включенным последовательно с входом, определяет время нарастания сигнала, пропорциональное произведению RC.

Рис. 4.2. К пояснению эффекта интегрирующего фильтра но входе АЦП

Если частота дискретизации слишком велика относительно частоты среза интегрирующего фильтра, то преобразование начнется в тот момент, когда эквивалентный конденсатор с емкостью С будет заряжен еще не полностью, и, следовательно, результат измерения будет неверным.