По функциональному назначению в составе МИУБ может быть выделено четыре части: измерительная, управляющая, коммуникационная и узел программирования и от-ладки.

Каналы дискретного вывода построены на полевых транзисторах с малым сопротив-лением перехода. Каналы могут быть использованы как 8 однонаправленных или 4 двуна-правленных (определяется внешней коммутацией выходных цепей). Напряжение комму-тации до 24 В, ток коммутации – до 4 А. Два из восьми каналов могут быть использованы как выходы 10-разрядного ШИМ-контроллера. Частота ШИМ – 28,125 Гц; шаг изменения длительности импульса – 34,75 мкс.

Каналы аналогового ввода сигналов в диапазоне 0…5 В построены на основе 10-разрядного АЦП последовательного приближения, интегрированного в микроконтроллер МИУБ. Время преобразования по каждому каналу АЦП задаётся программно в диапазоне 13…260 мкс.

Специализированные каналы аналогового ввода обеспечиваются двумя прецизион-ными 24-разрядными АЦП сигма-дельта архитектуры компании ANALOG DEVICES (ис-пользуется 16-разрядный формат данных). Каждый АЦП имеет встроенный усилитель с программируемым коэффициентом усиления, что позволяет выбирать диапазон измене-ния входного сигнала и подавать сигналы низкого уровня непосредственно от датчиков, и программируемый цифровой фильтр. Время преобразования для каждого канала АЦП, связанное с частотой среза цифрового фильтра однозначной функциональной зависимо-стью, задаётся программно в диапазоне 27,5…440 мс. Управление процессом преобразо-вания осуществляется микроконтроллером МИУБ по трёхпроводному последовательному интерфейсу SPI. С помощью сигма-дельта АЦП и источника тока обеспечивается под-ключение к МИУБ до четырёх терморезистивных датчиков. Схема включения терморези-стивных датчиков – мостовая.

Наличие двух АЦП, различных по принципу преобразования и характеристикам, да-ёт пользователю возможность выбора параметров процесса измерения, отвечающих тре-бованиям задачи: меньшей точности, но большей скорости преобразования, обеспечивае-мой встроенным АЦП микроконтроллера, или же большей точности, но и меньшей скоро-сти (за счёт цифровой фильтрации), свойственной сигма-дельта АЦП.

Схемотехническое построение

Схемотехническое построение МИУБ сочетает использование современной элементной базы и аппаратных решений, отработанных в ходе реализации ряда проектов по разработке специализированных измерительно-управляющих устройств. Так, все каналы дискретного ввода-вывода имеют оптическую развязку. Входные цепи АЦП содержат RC-цепочки, устраняющие эффект наложения спектров при дискретизации аналогового сиг-нала. Кроме того, при проектировании топологии печатной платы МИУБ использованы ноу-хау по обеспечению помехозащищённости аналоговых цепей для высокоточных из-мерений малых сигналов в составе устройства, насыщенного силовыми и цифровыми управляющими цепями.

Коммуникации

Коммуникационная подсистема МИУБ содержит в качестве базового порт с интер-фейсом RS-232, обеспечивающий соединение МИУБ с верхним уровнем (ПК) типа “точ-ка-точка”. Для обмена данными и управления используется открытый документирован-ный протокол типа “запрос-ответ” с подтверждением и контролем корректности переда-ваемой информации. Протокол содержит команды управления состоянием выходных ка-налов, чтения входных каналов, однократного или непрерывного чтения результатов из-мерений, управления ШИМ-контроллером, получения статусной и диагностической ин-формации. В качестве опции в МИУБ может быть установлен встраиваемый преобразова-тель RS-232-Ethernet типа NE-4120S компании MOXA, обеспечивающий “прозрачный” обмен данными. Это позволяет использовать МИУБ в сетевых структурах, в т.ч. распре-делённых.