A/D a D/A PŘEVODNÍK 0(4) až 24 ma DC, 16 bitů

Transkript

1 Deska obsahuje osm samostatných galvanicky oddělených vstupních A/D převod-níků pro měření stejnosměrných proudových signálů 0(4) 20 ma z technologických převodníků a snímačů a čtyři samostatné galvanicky oddělené výstupní D/A převodníky 0 24 ma. V systému ZAT-2000 MP se deska souboru ZAT-DV používá ve spojení s moduly ZAT řady MD, případně VD, VP, VH a VZ. Systémové rozhraní tvoří sběrnice VME (J1) s VME interfejsem A24 (A16):D16. Deska je určena pro systém VME 6HE, připojení návazností je konektorem v předním panelu desky, viz obr. 1. D V E R R R U N J 4 Vstupní signál se převádí do číslicové formy se 24-ti bitovým rozlišením, ze kterého se pro další zpracování využívá 16 bitů (15 bitů a znaménko). Výstupní analogový signál je unipolární s rozlišením 16 bitů. Programovou parametrizací je možno zvýšit citlivost každého vstupu 4x (z 0 20 ma na 0 5 ma). Číslicová komunikace s řídicí deskou probíhá po sběrnici VME. Deska nepoužívá přerušo-vací systém VME sběrnice. Analogový signál každého vstupu je po průchodu vstupním filtrem digitalizován samostatným sigma/delta převodníkem. Po digitalizaci jsou signály přivedeny přes galvanické oddělení pomocí optronů na interní sběrnici a dále zpracovány mikrokontrolérem SAB80C166 s taktovací frekvencí 20 MHz. Mikrokontrolér řídí zpracování analogových signálů, jejich číslicovou filtraci a ukládání naměřených hodnot spolu s časovým údajem s rozlišením 1 ms do dual-port memory (paměti analogového archívu). Výstupní analogové signály jsou generovány 16ti bitovým sigma/delta převodníkem D/A. Přístup do archívu a komunikaci s deskou ze strany sběrnice VME řídí VLSI obvod ALTERA. J 3 O b r. 1 : Č el n í p an e l d esky POPIS FUNKCE Deska zpracovává vstupní a výstupní analogové proudové signály. Obr. 2 Mapa paměti desky je možno kalibrovat pomocí kalibrač-ního programu na specializovaném pracovišti a výsledné 1

2 kalibrační konstanty jsou uloženy v paměti Flash desky. MAPA PAMĚTI Detailní popis mapy paměti obsahuje doku-ment Mapa paměti. BIR Board Identification Register identifikační číslo desky AA27H NAR Address Register BASE ADR desky v přístupu A23 (tzn. adresa A23-A8). OIW Output Input Width délka vstupního a výstupního pole 00E0h DRW Délka diagnostického a DPRAM pole h SAW Délky řídícího a stavového registru 0000h CR Řídicí registr SR Stavový Registr Bázová adresa desky A16 přístupu se nasta-vuje přepínačem SW1 po blocích 64 bytů. Blokovou adresu A24 přístupu nastavuje SW ovladač při inicializaci desky zápisem do NAR registru. POPIS JEDNOTLIVÝCH OBVODŮ Jádro zapojení tvoří šestnáctibitový mikrokontrolér SAB80C166 s taktovací frekvencí 20 MHz, který řídí všechny funkce desky. Na desce je implementována možnost inter-aktivního ladění software. Po připojení napáje-ní nebo aktivaci signálu RESET sběrnice VME provádí supervizorový obvod MAX696 RESET mikrokontroléru SAB80C166. Po resetu mikrokontrolér provádí test veškerého hardware desky a test integrity firmware. Pokud jsou vstupní podmínky splněny, dojde ke zhasnutí červené LED diody (ERR) na předním panelu desky. Žlutá LED dioda (RUN) se rozsvítí po řádné inicializaci desky a po jejím akceptování programem řídicí desky (CPU). Při správném provozu desky svítí žlutá LED trvale. Na snímací odpory analogových vstupů desky se přivádí proudový signál 0 20 ma (0 5 ma). Každý měřící kanál je opatřen analogovou dolní propustí s ochranným obvodem proti impulsnímu přepětí, která omezí vstup kmitočtů vyšších než 2 khz do převodníku. Analogový proudový signál je snímán na přesném destičkovém odporu 100 Ω samostatným sigma/delta A/D převodníkem s číslicovým filtrem síťové frekvence 50 (příp. 60 Hz). Vlastní převodník má rozlišení 24 bitů, ze kterých FW mikrokontroléru vybírá platnou část dle zvoleného rozsahu pro přenos do systému a uložení v archívu. V každém cyklu převodu probíhá autokalibrace A/D převod-níku. Doba převodu převodníku je 165 ms, ve které je během 40 ms vzorkován vstupní signál. Tato vlastnost umožňuje dosažení vysokého potlačení rušení na síťových frekvencích. Měření ve všech vstupních kanálech je synchronní a cyklické. Pro jednotlivé vstupní kanály je možno softwarově nastavit zesílení 1 (rozsah I) nebo 4 (rozsah II). Překročení mezí vstupního napětí a fatální chyba vstupního modulu jsou indikovány v diagnostickém hlášení pro každý kanál. Nastavení výstupních hodnot D/A převodníků je asynchronní od činnosti A/D převodníků (změna analogové hodnoty začíná okamžitě po zadání nové číslicové hodnoty s dobou ustálení viz Technické parametry). Výstupní obvody jsou odolné proti zkratu na výstupu. Lokální archív tvoří vyrovnávací paměť, ve které je uloženo 2048 posledních měření s časovou značkou. Konstrukčně tvoří analogové obvody každého vstupu i výstupu samostatný zapouzdřený modul (CA001 pro A/D převod, CA010 pro D/A převod), na kterém jsou umístěny ochranné obvody, vlastní A/D (D/A) převodník, referenční zdroj, obvody galvanického od-dělení a DC/DC konvertor pro napájení obvodu. Vstup každého modulu je připojen přes kapacitu 10nF na sběrnici EARS a tato sběrnice je přes kapacitu 0,2 µf připojena na kostru 2

3 (panel) desky. Sběrnice EARS je pro testovací účely vyvedena na konektory J3 a J4. Ve standardní kabeláži ZAT se tyto piny nezapojují. 1 EARS 1 14 EARS Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain Ain EARS EARS Aout+4 Aout 4 Aout+3 Aout 3 Aout+2 Aout 2 Aout+1 Aout 1 KONEKTOR J3 KONEKTOR J4 TECHNICKÉ PARAMETRY : Parametr Podmínky Min. Typ Max. Jednotky Napájecí napětí (VME) Spotřeba +5 V +12 V 12 V Příkon desky 14 W Elektrická pevnost Vstup / systém Elektrická pevnost Vstup / vstup Izolační odpor proti panelu desky Vstupní rozsah I Vstupní rozsah II 1 min V DC 1 min. 720 V DC SW parametrizovatelný V ma 20 MΩ Překročení rozsahu 1 v rozsahu měření 10,+20 % Překročení rozsahu Přesnost vstupu po kalibraci (po dobu 1 roku) Přesnost vstupu bez kalibrace rozsah I rozsah II bez poškození vstup.obvodů teplota okolí 23±2 C 0,02 ma ±50 ma 0,05 0,05 % 0,06 0,1 % 1 Překročení rozsahu do záporných vstupních proudů (max. 10 % rozsahu, např. 2 ma na rozsahu 0 20 ma) se používá především pro indikaci přepólování vstupu a nemá zaručenou vysokou linearitu. 3

4 Integrální nelinearita vstupu 0 20 ma, 0 5 ma 0,005 0,01 % Doplňkové chyby vstupu (chyba údaje způsobená změnou) teploty okolí napájecího napětí ±12 V 0,001 0,002 0,001 Vstupní odpor 136 Ω % na K % na V Potlačení 50 Hz db Doba převodu A/D 165 ms Výstupní rozsah ma Výstupní napětí V Odpor výstupní smyčky Ω Přesnost výstupu 0,2 % Integrální nelinearita výstupu 0,002 0,012 % Doplňkové chyby výstupu (chyba údaje způsobená změnou) teploty okolí napájecího napětí ±12 V 0,002 0,005 0,001 % na K % na V Doba převodu D/A 1,5 ms Doba ustálení výstupu D/A na 0,1 % 2,5 3 ms Provozní teplotní rozsah C Hmotnost 0,25 kg Rozměr 6HE, 4TE TABULKA VSTUPNÍCH HODNOT Vstupní hodnota Výstupní hodnota Překročení rozsahu ma ma > I HLI = 1,25 * I RNG 7FFF /HEX/ 1 25,000 ma 6,250 ma I MAX = 1,2 * I RNG 7AE1 /HEX/ 0 24,000 ma 6,000 ma I RNG 6666 /HEX/ 0 20,000 ma 5,000 ma /HEX/ 0 0,000 ma 0,000 ma 1LSB FFFF /HEX/ 0 ~ 0,00076mA ~ 0,00019mA I MIN = 0,1 * I RNG F5C3 /HEX/ 0 2,000 ma 0,500 ma < I LLI = 0,156 * I RNG F000 /HEX/ 1 3,125 ma 0,781 ma V rozsahu hodnot 0.. I RNG je zaručena tabulková přesnost (viz Technické parametry). V rozsahu hodnot I MIN.. I MAX je zaručena linearita vstupu (viz Technické parametry). Hodnoty I HLI a I LLI jsou limitní, kdy ještě není hlášeno přetečení rozsahu převodníku. 4

5 TABULKA VÝSTUPNÍCH HODNOT Vstupní hodnota Výstupní proud 0000 /HEX/ 0,000 ma 0001 /HEX/ ~ 0, ma FFFF /HEX/ 24,000 ma 5

6 6