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

Текст из файла (страница 7)

Обмотка катушки L1 измерительного преобразователя включенного в колебательный контур L1C1.Обмотка катушки L_oc включена в базовую цепь транзистора VT1 и является звеном положительной обратной связи, индуктивно связанного с катушкой L1.

Таким образом, элементы VT1, L1, L_oc, Rl, R2, R3, С1, С2, С4 образуют автогенератор LC -типа.

Первоначально колебания в автогенераторе устанавливаются с помощью резистора R2. Амплитуда колебаний автоматически поддерживается на требуемом уровне, что соответствует установившемуся стационарному режиму автоколебаний.

Частота колебаний генератора определяется по формуле:

.

Переменное напряжение с коллектора транзистора VT1 через конденсатор С2 поступает на выпрямитель на диодах VD1 и VD2. Значение выпрямленного постоянного напряжения соответствует высокому (для микросхем КМОП) логическому уровню. Это напряжение поступает на компаратор DA1, включённый по схеме триггера Шмитта. Переменным резистором (R8) устанавливается порог срабатывания триггера Шмитта.

Если проводящий объект ПО «проводник» см. Рисунок1 находится вне зоны действия магнитного поля катушки L1 датчика, то автогенератор LC-типа работает в режиме автоколебаний на грани срыва. Этого добиваются регулировкой с помощью резистора R2. Выход «Вых» при этом в пассивном состоянии и индикатор HL1 не светится.

При перемещении «проводника» в зону действия магнитного поля катушки L1 потери на вихревые токи R_Fe возрастают пропорционально степени приближения «проводника» и соответственно уменьшается добротность θ и амплитуда колебаний падает до нуля из-за потерь энергии в колебательном контуре. При этом триггер Шмитта на DA1 срабатывает и через усилитель мощности на VT2 переводит выход «вых» в активное состояние и индикатор HL1 светится. Порог срабатывания триггера Шмитта определяется расстоянием между «проводником» и индуктивным преобразователем датчика и настраивается резистором R2 от нескольких мм до нескольких десятков мм.

На Рисунке 5 приведена типовая характеристика датчика.

Рисунок 5

U₁ - напряжение на нагрузке R_H высокого уровня;

U₂ - напряжение на нагрузке R_H низкого уровня;

L₁ - расстояние от поверхности торца датчика до шунта при переходе выходного напряжения от высокого уровня к низкому;

L₂ - расстояние от поверхности торца датчика до шунта при переходе выходного напряжения от низкого уровня к высокому;

ΔL - разница расстояний (гистерезис) L₁ и L₂. ΔL= L₁ - L₂

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.

Исследования бесконтактного индуктивного датчика ДИ-8 проводится по схеме, приведенной на Рисунке 6.

Рисунок 6

На рисунке 6 приняты следующие обозначения:

1. «проводник» - ПО - металлический шунт (сталь, медь, алюминий);

2. Датчик индуктивный ДИ-8;

3. Координатная установка для перемещения шунта 1 относительно датчика 2 с погрешностью +0,05 мм;

4. R_Н нагрузка датчика 2 (резистор 1 кОм или 360 Ом);

5. Вольтметр;

6. Амперметр;

7. Регулируемый источник питания типа Б5-49.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

Определение выходного напряжения (напряжения на нагрузке) и тока потребления датчика в зависимости от местоположения металлического шунта при его квазистатическом перемещении относительно датчика.

1. Собрать схему (см. Рисунок 4);

2.Установить величину необходимой нагрузки Rh;

3.Переместить «проводник» 1 вплотную к датчику до касания его торца.
Это положение считается нулем отсчета перемещения шунта.

4.Включить источник питания Еп, установить необходимое напряжение.
При этом наблюдать свечение индикаторного светодиода в отверстие корпуса датчика. Зафиксировать величину напряжения U₁ и I_max в положении шунта «0»;

5.Перемещать шунт, удаляя его от торца датчика до момента погасания светодиода. Фиксировать в таблице 2 перемещение шунта L₁, напряжение U₂ и ток потребления I_min;

6.Перемещать шунт, приближая его к торцу датчика до момента зажигания светодиода. Фиксировать в таблице 2 перемещение шунта L₂.

Опыт выполняется при различном материале шунта (сталь, медь, алюминий, пермаллой), различных напряжениях питания (Еп = 10В, 20В, 24В), различных нагрузках (Rн = 1 кОм, 360 Ом).

По результатам измерений построить характеристики датчика U(L) и I(L).

Рассчитать величину гистерезиса и сделать вывод о соответствии полученных результатов «Техническим данным» бесконтактного индуктивного датчика ДИ-8.

Таблица 2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

«ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ»

1. Цель работы: Изучение и конфигурирование многофункциональной платы сбора данных. Экспериментальное исследование комплекса «Измеритель линейных перемещений - ССД-ЭВМ»

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Устройства и системы аналого-цифрового преобразования сигналов.

При построении устройств, использующих ЭВМ для управления и контроля сложными производственными процессами, можно обрабатывать в реальном масштабе времени сигналы, поступающие одновременно от многих источников и датчиков, и восстанавливать аналоговую информацию на выходе МП или ЭВМ, а также распределять ее между различными исполнительными устройствами. При этом возникает задача аналого-цифрового многоканальной информации, имеющей некоторые особенности, связанные с различием характеристик сигналов отдельных каналов: динамического диапазона изменения, уровня помех, частотного спектра и т.д. Отсюда вытекает необходимость нормализации сигналов различных датчиков.

Устройства, осуществляющие нормализацию и аналого-цифровое преобразование сигналов с последующим вводом информации в ЭВМ, называют системами сбора данных (ССД).

Обычно источники сигналов и каналы связи располагают вблизи от агрегатов энергетических установок, электрических кабелей и другого электротехнического оборудования, которое является источником помех. Помехи вносят погрешности в аналоговые сигналы и искажают цифровые данные. Поэтому одной из основных задач ССД является улучшение качества сигналов, поступающих от различных датчиков. Качество сигнала в наиболее компактной форме выражается в виде отношения сигнал/шум в тракте от аналогового входа до цифрового выхода АЦП. Это отношение является универсальным показателем, позволяющим оценить характеристику ССД, основной задачей которой является получение такого соотношения сигнал/шум в каждом канале ССД, которое обеспечило бы требуемую точность преобразования и длину слова на входе микропроцессора или ЭВМ. Действительно, нетрудно показать, что использование многоразрядного АЦП будет оправданным только тогда, когда обеспечивается достаточное отношение сигнал/шум на входе преобразователя, иначе младшие разряды АЦП бесполезны, так как воспроизводят лишь помехи. Широко распространены структуры ССД с мультиплексированием аналоговых и цифровых сигналов, позволяющие обеспечить высокую производительность и качество преобразования.

Структурная схема ССД с мультиплексированием аналоговых сигналов представлена на рисунке 1. В состав схемы нормализации ССД обычно входят операционные усилители, фильтры нижних частот для улучшения качества сигналов (увеличения соотношения сигнал/шум) и масштабирования, т.е. согласования максимального уровня сигналов с напряжением полной шкалы АЦП. Частоту среза фильтров нижних частот устанавливают из условия сохранения частотного спектра полезных сигналов. Использование фильтров нижних частот защищает АЦП от шумов с частотой выше самой высокой информативной составляющей сигнала.

В рассматриваемой схеме используется один АЦП с УВХ, работающий совместно с аналоговым мультиплексором, который преобразует многоканальную информацию в одноканальную и подает ее последовательно на АЦП, откуда она, соответствующим образом сформированная, поступает на ЭВМ. Высокая производительность такой ССД достигается совмещением коммутации очередного канала данных с преобразованием в АЦП информации из предыдущего канала. Эти системы называются последовательными.

Компьютеры в наше время становятся не только вычислительными средствами, они превращаются в универсальные виртуальные измерительные приборы. Устройства на основе персонального компьютера (ПК) заменяют стандартные измерительные приборы: вольтметры, самописцы, осциллографы, магнитофоны, спектроанализаторы и другие, на системы виртуальных приборов.

Такая система состоит из ПК и одной-двух плат сбора данных (ПСД), причем, программная часть виртуального прибора может эмулировать переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства. Платы ПСД позволяют превратить ПК в универсальную измерительную лабораторию. Характеристики такого прибора: динамический и частотный диапазоны, чувствительность, разрешение и другие характеристики определяются выбранными устройствами ПСД. Знание этих характеристик позволяет более корректно решать задачу применения АЦП в реальных условиях и дает возможность до эксперимента оценить погрешности, вносимые всем аналого-цифровым каналом в конечный результат измерения.

Рисунок 1. Структурная схема ССД с мультиплексированием аналоговых сигналов.

Платы ПСД позволяют производить мониторинг технологических процессов; а также могут быть использованы как метрологические средства измерения для анализа сложных быстропротекающих процессов в различных областях научно-производственной деятельности.

2.2 Плата сбора данных ЛА-2 для компьютера.

Характеристики

Список файлов книги