Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Структурные схемы средств измерений прямого преобразования






    Передача информации в одну сторону

    Рассмотрим случай, когда функция преобразования является линейной (для нелинейной ФП – всё то же самое, только дольше и больше). Итак, необходимо найти, как обычно, зависимость входной величины от входной

    Вот это назовём коэффициентом преобразования для всего устройства и обозначим К

    В этой схеме, как и в любой другой, возникают два вида погрешностей:

    1)Мультипликативная 2)Аддитивная

    Мультипликативная погрешность возникает из-за того, что коэффициенты преобразования отдельных блоков схемы могут меняться.

    Прологарифмируем выражение **…

    ***

    … и возьмём производную от последнего

    К чему это приводит? Отвечаем:

    Идеально , а получается в действительности .

    Вывод: из-за наличия мультипликативной погрешности выходной сигнал изменяется

    Таким образом, «благодаря» мультипликативной погрешности выходной сигнал по отношению к входному будет изменён в раз.

    Аддитивная погрешность возникает из-за внешних помех и внутренних дрейфов.

    Помеха непредсказуема, она может появиться в любой точке схемы. Но, вот если она попадает на вход – это самое «страшное», ибо она, помеха, пройдёт через всю цепь как полезный сигнал и искажения будут чудовищными (ибо на входе уже искажённый сигнал). Не будем рассматривать этот случай, берём в скобках…

    Приведём все помехи ко входу устройства (как показано серыми стрелками):

     

    ****

    Пример:

    Пускай n = 3 блока. Пусть k1 = k2 = k3 = 10

    Подали на вход X = 1000 мВ = 1 В, а, в то же время, XПОМ 1 = XПОМ 2 = XПОМ 3 = 1 В.

    Нарисуем…

    Приводим все погрешности ко входу устройства:

    А для чего вообще мы всё это делаем (приводим ко входу помехи)?

    Да причина проста: мы желаем сопоставить величину суммарной помехи системы и значение входной величины, чтобы понять: система, вообще, имеет хоть какой-то смысл или нет.

    Выводы:

    1) В принципе, число n должно быть конечным (количество элементов должно быть ограничено);

    2) Первый каскад необходимо сделать грамотно (как и все остальные, разумеется, но к первому – первостепенное внимание, ибо он самый помехоопасный);

    3) Можно улучшить характеристики: постараться подобрать параметры элементов таким образом, чтобы уменьшить погрешность.

    4) 30)Структурные схемы средств измерений компенсационного преобразователя: 1)с астатической характеристикой

    5)

    6) Передача информации в прямом направлении


    Передача информации в обратном направлении

    Совокупность блоков ОСi представляет собой цепь отрицательной обратной связи, в которой информация проходит в противоположном основной цепи направлении.

    Обозначения:

    СУ – сравнивающее устройство

    𝜷 i – коэффициент преобразования ЦОС (цепи обратной связи)

    Ki – коэффициент преобразования ЦПП (цепи прямого преобразования или ЦПС – цепи прямой связи)

    Цепь замкнута с выхода на вход (принцип ЦОС) и состоит из цепи прямого преобразования с коэффициентом преобразования:

    и цепи обратной связи с коэффициентом преобразования:

    Пускай сигналорассогласование или разностный сигнал .

    Такая система может работать в двух режимах. В зависимости от различают:

    Астатический режим при = 0. Происходит полная компенсация

    Статический режим . Происходит неполная компенсация

    Рассмотрим астатический режим: .

    Астатический режим может быть реализован только при наличии в цепи прямого преобразования интегрирующего (запоминающего) звена (блока). Это звено может стоять в любом месте ЦПП (цепи прямого преобразования). Однако, современные интеграторы обладают сравнительно невысокой чувствительностью (требуют большого сигнала) и ставятся в конце ЦПП.

    Пускай интегрирующее звено ПИ

    Из-за него и не будет нуля на выходе (интегрирующее звено будет запоминать дошедшее до него значение). Найдём функция преобразования всего устройства :

    Решаем совместно и получаем зависимость:

    Последнее выражение справедливо как для всей цепи, так и для каждого отдельно взятого блока.

    Коэффициент передачи ЦПП вообще не попал в формулу.

    Чувствительность всего устройства в целом:

    В этой схеме возникает два вида погрешностей:

    Мультипликативная

    Из выражения для чувствительности .

    Элементы ЦОС можно сделать более стабильными, чем элементы ЦПП (составить только из сопротивлений, часто – без усилителей); тем самым, введение ООС всегда уменьшает мультипликативную погрешность.

    Аддитивная

    Помехи могут «сесть» как на ЦОС, так и на ЦПП, однако, вероятность того, что помехи попадут на ЦОС крайне мала, ибо такую цепь обычно выполняют низкоомной (сигнал проходит достаточно свободно).

    Рассмотрим более распространённый случай: когда помехи сели на ЦПП.

    Приведём все помехи и порогочувствительность ко входу:

    Значит, введение ООС не уменьшает аддитивную погрешность, а только увеличивает её.

    Пример: Автоматический мост постоянного тока

    Условные обозначения:

    УН – усилитель напряжения; УМ – усилитель мощности (могут быть совмещены в одном приборе, как показано штриховкой); РД – реверсивный двигатель; R0i – образцовое сопротивление. Причём R01 – переменное сопротивление

    Схема предназначена для измерения сопротивления RX c высокой точностью (см. «МОСТ» в нулевом методе).

    Мосты с автоматизированным процессом уравновешивания называются автоматическими мостами; они находят широкое применение для измерения и регистрации величин. Автоматические мосты с дополнительным регулирующим устройством применяют для автоматического управления производственными процессами. В настоящее время широко распространены автоматические мосты для измерения, регистрации и регулирования температуры различных объектов. В качестве измерительного механизма в подобных мостах применяются терморезисторы.

    Схема автоматического моста для измерения сопротивления RX приведена на рисунке выше. Мост питается от источника переменного напряжения питания UПИТ. Если мост уравновешен, то напряжение между точками а и б равно нулю и ротор двигателя РД неподвижен. При изменении измеряемого сопротивления RX на диагонали моста (между точками а и б) появится напряжение, значение которого зависит от RX. Это напряжение усиливается усилителями (простите за тавтологию) и подаётся на реверсивный двигатель РД, который, через редуктор (причина, почему реверсивный двигатель управляет движением резистора именно через редуктор очень проста: никто ведь не управляет марионеточными куклами, привязывая ниточки к маховику автомобильного двигателя, так и здесь: если всю энергию РД будет тратить на передвижение резистора, то последний может просто вылететь из схемы, настолько сильный он получит импульс), передвигает подвижный контакт переменного резистора R01 в сторону достижения равновесия моста и одновременно поворачивает указатель (ведь это же измерительный прибор), а при записи измеряемой величины – перемещает перо, записывающее на диаграмме её значение. Ротор двигателя вращается до достижения равновесия моста. Если автоматический мост предназначен для управления, то тем же двигателем приводятся в действие регулирующие устройства.

    Автоматизация процесса уравновешивания в мостах переменного тока значительно сложнее. Автоматические мосты переменного тока для измерения и регистрации комплексного сопротивления должный иметь два регулирующих элемента (двигателя), которые обеспечивают два условия равновесия моста – по модулю и по фазе. По точности автоматические мосты переменного тока уступают мостам постоянного, всё из-за комплексности измерений и количестве элементов в собираемой схеме.

    Точность этой схемы определяется порогочувствительностью реверсивного двигателя: чем она меньше, тем чётче будет работать система.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.