ПЗ (1204320), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Кроме того, диапазон изменения нагрузок в этом случае очень мал, так как нагрузка на каждую ось мало зависит от типа вагона. В груженом вагоне она равна примерно 20 тонн, т.е. преобразователь работает при загруженном по норме вагоне в конце диапазона, что повышает точность измерения.

При потележечном взвешивании нагрузка изменяется от 40 тонн (при четырёхосном вагоне) до 80 тонн (при восьмиосном вагоне), а при вагонном соответственно от 80 до 160 т.

Однако, при поосном взвешивании вероятность перераспределения нагрузки по осям выше, чем при потележечном взвешивании. Влияние этого фактора может быть значительно ослаблено путём выбора жёсткости пути и более тщательной укладки подъездного пути. Таким образом, поосное взвешивание требует меньших материальных затрат на установку весов, позволяет расширить парк взвешиваемых вагонов выгодно отличается от потележечного при условии решения вопроса о перераспределении нагрузки между осями.

1. Теория бинарных деревьев

Граф – это множество точек или вершин и множество линий или ребер, соединяющих между собой все или часть этих точек. Вершины, прилегающие к одному и тому же ребру, называются смежными.

Если ребра ориентированы, что обычно показывают стрелками, то они называются дугами, и граф с такими ребрами называется ориентированным графом.

Если ребра не имеют ориентации, граф называется неориентированным.

Дерево – это связный граф без циклов.

Деревья особенно часто возникают на практике при изображении различных иерархий. Например, популярны генеалогические деревья.

Граф без цикла называется лесом. Вершины степени 1 в дереве называются листьями.

Деревья отличаются от простых графов тем, что при обходе дерева невозможны циклы. Это делает графы очень удобной формой организации данных для различных алгоритмов. Таким образом, понятия дерева активно используется в информатике и программировании.

Двоичное дерево (binary tree) проще всего определить рекурсивно как конечный набор вершин, который:

– либо пуст (не содержит вершин);

– либо разбит на три непересекающиеся части: вершину, называемую корнем (root), двоичное дерево, называемое левым поддеревом (left subtree) корня, и двоичное дерево, называемое правым поддеревом (right subtree) корня [20].

Двоичное дерево, не содержащее вершин, называется пустым (empty). Оно иногда обозначается nil. Если левое поддерево непусто, то его корень называется левым ребенком (left child) корня всего дерева; правый ребенок (right child) определяется аналогично. Если левое или правое поддерево корня пусто, то говорят, что у корня нет левого или правого ребенка (child is absent).

Было бы ошибкой определить двоичное дерево просто как дерево с порядком на детях, в котором степень каждой вершины не превосходит 2. Дело в том, что в двоичном дереве важно, каким является единственный ребенок вершины степени 1, левым или правым, а для дерева с порядком на детях такого различия не существует. Пустующие места в двоичном дереве часто заполняют фиктивными листьями. После этого у каждой старой вершины будет двое детей (либо прежних, либо добавленных).

Можно определить аналоги двоичных деревьев для деревьев большей степени: двоичные деревья являются частным случаем k-ичных (k-ary) деревьев при k = 2. Более подробно, позиционное дерево (positional tree) определяется как корневое дерево, в котором дети любой вершины помечены различными целыми положительными числами, которые считаются их номерами. При этом у каждой вершины есть вакансии для детей номер 1, 2, 3 и так далее, из которых некоторые (конечное число) заполнены, а остальные свободны (ith child is absent). При этом k-ичным деревом называется позиционное дерево, не имеющее вершин с номерами больше k. Полным k-ичным деревом (complete k-ary tree) называется k-ичное дерево, в котором все листья имеют одинаковую глубину и все внутренние вершины имеют степень k. (Тем самым структура такого дерева полностью определяется его высотой).

Подсчитаем, сколько листьев имеет полное k-ичное дерево высоты h. Корень является единственной вершиной глубины 0, его k детей являются вершинами глубины 1, их детьми являются k2 вершин глубины k и так далее вплоть до kh листьев глубины h. Можно добавить, что высота k-ичного дерева с n листьями равна log(k,n) (такое дерево существует, только если этот логарифм целый). Число внутренних вершин полного k-ичного дерева высоты h равно . В частности, для полного двоичного дерева число внутренних вершин на единицу меньше числа листьев.

Вывод

Для снятия показаний с рельса в весах будут использованы следующие компоненты:

– тензометрические датчики (2 штуки) с креплением под основание рельса;

– аналогово-цифровой преобразователь фирмы «Руднев-Шиляев» ЛА20-USB на 12 разрядов;

– усилитель аналогового сигнала.

Следующим разделом будут более рассмотрены данные устройства.

1. Аппаратная часть весов

   1. Тензометрические датчики

Тензометрические датчики – датчики, преобразующие величину деформации конструкции в электрический сигнал. Тензометрический датчик представляет собой металлическую конструкцию, внутри которой размещены резисторы с электрической схемой. Сам тензометрический датчик связан с корпусом весов механическим способом. Как только изменяется вес на дозаторе, корпус датчика деформируется и усилие передается на встроенные тензорезисторы (рисунок 4). Они, в свою очередь, создают электрический сигнал и передают его на какой-либо измеритель (обычно это весовой терминал).

Рисунок 4 – Схема тензометрического датчика

Весоизмерительные датчики могут различаться по классу точности: A, B, C, D и числу поверочных интервалов, количество которых уменьшается к классу D. Эти значения объединяются в одну маркировку типа С2 или С3, которая расшифровывается как «датчик класса С, 2000 интервалов».

Кроме того, датчики классифицируются по типу нагрузки:

– на растяжение;

– на сжатие;

– на изгиб;

– универсальные (растяжение-сжатие).

Тензометрические датчики служат для измерения деформаций и механических напряжений в деталях машин и механизмов. Они могут также использоваться для измерения других механических величин (давления, вибрации, ускорения и др.), которые предварительно преобразуются в деформацию.

Работа тензодатчиков основана на изменении активного сопротивления материала при его механической деформации. В качестве материала тензодатчиков используются проводники (в виде проволоки, фольги или пленки) и полупроводники.

Различие тензометрических датчиков по их конструкции:

1. Одноточечные (рисунок 5). Позволяют создавать весоизмерительные системы на одном датчике. Они применяются в дозирующем и фасовочном оборудовании, также в конструкциях платформенных весов с небольшой нагрузкой на платформу.

Рисунок 5 ­– Одноточечный датчик

2. Консольные (рисунок 6) (консольная балка сдвига) применяются как чувствительные элементы в весах и весоизмерительных системах с общим НПВ 5-7 тонн.

Рисунок 6 ­­– Консольный датчик

3. S-образные (рисунок 7) (балка на растяжение-сжатие) предназначены для подвесных бункерных весов. Время установки и запуска оборудования уменьшается за счёт комплектации датчиков шарнирными подвесами. Такие датчики работают по принципу преобразования механическая сила растяжения/сжатия в пропорциональный электрический сигнал вдоль оси симметрии датчика.

Рисунок 7 – S-образный датчик

4. Цилиндрические датчики (рисунок 8) работают за счет преобразования при сжатии механической деформации в пропорциональный электрический сигнал. Используются при изготовлении новых или модернизации старых весов автомобильных, вагонных или многотонных бункерных. А также в контрольно-измерительном оборудовании и испытательных стендах.

Рисунок 8 – Цилиндрический датчик

1. Устройство сопряжения

В качестве устройства сопряжения датчиков и АЦП использовался масштабирующий усилитель сигнала УС2К (рисунок 9). Данное устройство позволяет усилить сигнал с датчиков до необходимого диапазона 0..10 Вольт. Сигнал усиливается данным устройством в 250 раз.

У данного устройства имеется внутренний элемент питания, который позволяет работать автономно в течении часа в режиме измерения.

Рисунок 9 – Устройство сопряжения

Для подключения датчиков на данном устройстве имеется два семи контактных аналоговых входа (рисунок 10), а для подключения к АЦП один четырёх контактный вход переходящий в 48-контактный разъем. Устройство питается от сети 220 вольт.

Рисунок 10 – Подключение к гнёздам устройства сопряжения

1. Аналогово-цифровой преобразователь

Как правило, аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) это электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

Разрешение АЦП – минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП – связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП.

Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП измеряется в битах, в троичных АЦП измеряется в тритах.

Разрешение по напряжению равно разности напряжений, соответствующих максимальному и минимальному выходному коду, делённой на количество выходных дискретных значений.

На практике разрешение АЦП ограничено отношением сигнал/шум входного сигнала. При большой интенсивности шумов на входе АЦП различение соседних уровней входного сигнала становится невозможным, то есть ухудшается разрешение. При этом реально достижимое разрешение описывается эффективной разрядностью (effective number of bits – ENOB), которая меньше, чем реальная разрядность АЦП. При преобразовании сильно зашумлённого сигнала младшие разряды выходного кода практически бесполезны, так как содержат шум. Для достижения заявленной разрядности отношение С/Ш входного сигнала должно быть примерно 6 дБ на каждый бит разрядности.

1. АЦП последовательного приближения

Когда необходимо разрешение 12, 14 или 16 разрядов и не требуется высокая скорость преобразования, а определяющими факторами являются невысокая цена и низкое энергопотребление, то обычно применяют АЦП последовательного приближения. Этот тип АЦП чаще всего используется в разнообразных измерительных приборах и в системах сбора данных. В настоящий момент АЦП последовательного приближения позволяют измерять напряжение с точностью до 16 разрядов с частотой дискретизации от 100К (1х103) до 1М (1х106) отсчетов/сек.

Рисунок 11 показывает упрощенную блок-схему АЦП последовательного приближения. В основе АЦП данного типа лежит специальный регистр последовательного приближения. В начале цикла преобразования все выходы этого регистра устанавливаются в логический 0, за исключением первого (старшего) разряда. Это формирует на выходе внутреннего цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) сигнал, значение которого равно половине входного диапазона АЦП. А выход компаратора переключается в состояние, определяющее разницу между сигналом на выходе ЦАП и измеряемым входным напряжением.

Характеристики

Список файлов ВКР