Принципы проектирования интерфейсов.

· Дать определение интерфейса.

· Сформулировать принцип группового проектирования интерфейса.

· Сформулировать принцип агрегатирования интерфейса.

· Сформулировать принцип унификации интерфейса.

· Сформулировать принцип взаимозаменяемости интерфейса.

Ответ

Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратурных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Проектирование интерфейсов выполняется на основе четырех основных взаимосвязанных принципов: группового, агрегатирования, унификации, взаимозаменяемости.

Принцип группового проектирования заключается в создании ряда (семейства) функционально и конструктивно подобных устройств (модулей, систем)определенного назначения, соответствующих разнообразным условиям их использования. Основная задача группового проектирования — достижение максимальной универсальности и совместимости ЭВМ, вычислительных комплексов внутри проектируемого ряда.

Принцип агрегатирования (модульного построения) состоит в рациональном разделении системы (устройства) на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков (модулей) с целью совершенствования их технических характеристик, а также обеспечения высокопроизводительных способов производства и обслуживания.

Принцип унификации заключается в минимизации номенклатуры составных узлов, блоков устройства, модулей, связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования устройства или системы. Интерфейс можно рассматривать как практический пример унификации связей и устройств сопряжения составных элементов ЭВМ и систем.

Принцип взаимозаменяемости основывается на способности модуля выполнять в устройстве различные установочные функции без дополнительной конструкторской доработки. Взаимозаменяемость является следствием процесса унификации.

Пьезоэлектрические датчики.

· Указать назначение пьезоэлектрического датчика.

· Изобразить схему пьезоэлектрического датчика.

· Описать принцип работы.

Ответ

Схема пьезоэлектрического датчика.

Пьезоэлектрические датчик используются для измерения сил, давления, вибраций и для других измерений, в которых проявляются силовые воздействия.

Пьезоэлектрические датчики для измерения сил представляют собой кварцевую пластину 1 (рисунок). С двух ее напылены или приклеены токопроводящим клеем электроды 2, с которых снимается выходное напряжение.

Два электрода и кварцевый диэлектрик образуют конденсатор, на электродах которого присутствуют электрические заряды, возникающие вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта при сжатии кварцевой пластины силой Р.

Электрический заряд пропорционален сжимающей силе: Q = α P, где α – коэффициент пропорциональности, называемый пьезомодулем. Под действием изменяющейся силы Р на электродах появляется выходное напряжение U_вых. Выходное напряжение датчиков изменяется от единиц милливольт, то единиц вольт.

-емкость датчика (конденсатора, образованного электродами и кварцевым диэлектриком)

-емкость монтажа.

Отсюда видно, что зная , можно определить силу Р. Если Р постоянна, то =0.

Эти датчики безинерционны. Для усиления необходимо применять усилитель с очень большим входным сопротивлением.

Универсальные устройства управления.

· Указать основные функции устройств управления.

· Описать структуру универсального устройства управления по предложенной схеме.

· Указать назначение блоков, входящих в схему.

Ответ

К основным функциям устройств управления относятся определение последовательности выборки команд из памяти, расшифровка команд и их реализация, выполнение операций управления.

Независимо от типа и вида универсальные устройства управления в общем случае имеют одинаковую структуру и состоят из блоков управления командами БУК (для преобразования команд), микрокоманд БМК (для выработки управляющих сигналов), прерываний БП (для реакций ЭВМ на внешние воздействия), пульта управления ПУ (для ручного управления).

Блок управления командами предназначен для реализации всех операций, связанных с выполнением первых трех основных функций УУ: выборки очередной команды; хранения команды в течение цикла; преобразования адресной части команды.

Блок микрокоманд предназначен для преобразования операционной части команды и формирования необходимых наборов управляющих сигналов для выполнения заданных операций. Код операции, как исходная информация, поступает в БМК из блока управления командами БУК в начале цикла. Для преобразования кодов в управляющие сигналы в БМК используются дешифраторы и шифраторы (сборки). При этом в БМК существуют дешифраторы кодов операции и дешифраторы признаков. Схемы дешифраторов в БМК будут функционировать только в том случае, если с кодом операции в БМК поступает код признака модификации выполняемой операции. В некоторых случаях в БМК передаются также коды других признаков. Для синхронизации работы устройства управления в блок микрокоманд БМК поступают синхросигналы управления (ССУ). Таким образом, БМК может быть представлен как совокупность узлов, обеспечивающих дешифрирование кодов операций и признаков и временное распределение микрокоманд и шифрацию (объединение) микрокоманд по типам. Такие узлы представляют собой логические схемы, дополненные запоминающими элементами, построенными на триггерах», Для временного распределения сформированных управляющих сигналов с целью их тактирования используются генераторы тактовых или синхронизируемых импульсов. Устройства управления с БМК, построенные по этому принципу, относятся к УУ со схемным формированием наборов управляющих сигналов.

Индуктивные датчики.

· Указать назначение индуктивных датчиков.

· Изобразить схему индуктивного датчика с подвижным якорем.

· Описать принцип работы.

· Описать принцип работы индуктивного датчика с подвижным сердечником по предложенной схеме.

· Описать принцип работы.

Ответ

Принцип действия основан на изменении индуктивности катушки с подвижным якорем вследствие изменения магнитной проницаемости. Индуктивные датчики можно использовать как датчики пути, положения или размерные.

На рисунке изображен индуктивный датчик с подвижным якорем.

Если перемещать якорь 1 датчика, воздушный зазор δ будет изменяться, что вызовет изменение индуктивности обмотки. Сила тока в цепи обмотки датчика

I=U/Z=U_П/√ R²+X_L²,

Где Z – полное сопротивление цепи, U_П – напряжение питания датчика; R – активное сопротивление цепи; X_L = 2π f L– индуктивное сопротивление обмотки.

Если U_П, R, f постоянны, то сила тока I в катушке, а следовательно, и напряжение U будут пропорциональны воздушному зазору δ. Датчики работают при частоте питающей сети 50 – 5000Гц.

Индуктивный дифференциальный размерный датчик (рисунок б) состоит из двух катушек 2, 4, на которых расположены обмотки, подключаемые по дифференциальной схеме или в плечи измерительного моста. В катушках расположен сердечник 3, соединенный с измерительным штоком 1, который контактирует с измеряемой поверхностью. При среднем положении сердечника, т.е. при δ ₁ = δ ₂, параметры катушек одинаковы, тогда I₁ = I₂. Так как обмотки соединены по дифференциальной схеме, сигнал на выходе датчика равен нулю. При изменении положения сердечника, когда δ ₁ ≠ δ ₂, происходит изменение индуктивности обмотки, тогда I₁= I₂, I₁> I₂, I₁< I₂. Сигнал будет пропорционален перемещению сердечника, а его знак будет определять направление перемещения.

В индуктивных дифференциальных датчиках трансформаторного типа при изменении положения сердечника (плунжера) меняется взаимоиндукция между первичной и вторичной обмотками, что вызывает во вторичных обмотках изменение индуцируемой ЭДС.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒