25. Последовательный однопроводной интерфейс 1-Wire

Однопроводной интерфейс 1-Wire разработан в конце 90-х годов фирмой Dallas Semiconductor Corp. Микросеть 1-Wire состоит из адаптера, подключаемого на COM-порт или USB-порт компьютера, необходимое количество температурных сенсоров и дискретных датчиков. Все эти элементы соединяются между собой последовательно специальным кабелем или обычным телефонным проводом. 1-Wire-net представляет собой информационную сеть, использующую для осуществления цифровой связи одну линию данных и один возвратный (или земляной) провод. Таким образом, для реализации среды обмена этой сети могут быть применены доступные кабели, содержащие неэкранированную витую пару той или иной категории, и даже обычный телефонный провод. Такие кабели при их прокладке не требуют наличия какого-либо специального оборудования, а ограничение максимальной длины однопроводной линии регламентировано разработчиками на уровне 300м.

25. Датчики и методы измерения расстояния

Самые первые бесконтактные датчики расстояния выдавали информацию только лишь о наличии или отсутствии предмета перед датчиком в виде дискретного сигнала. Эти простейшие датчики до сих пор находят огромное применение в различных областях промышленности.

В то же время для решения более сложных задач автоматизации технологических процессов нужна дополнительная информация о положении объектов измерения. Для этих целей были разработаны датчики, позволяющие определять расстояние до объекта и его положение с помощью аналогового выхода, сигнал на котором пропорционален расстоянию до измеряемого объекта. Такие датчики могут быть использованы во множестве применений, таких как определение расстояния до объекта, измерение толщины, измерение наклона и деформации, измерение профиля изделия, центровка и измерение диаметра.

Датчики для измерения расстояния могут использовать различные принципы измерений: индуктивный, ультразвуковой или оптический. Все они имеют электрический выходной сигнал, величина которого пропорциональна расстоянию до измеряемого объекта.

В таблице представлены основные типы аналоговых бесконтактных датчиков для измерения расстояний и их основные особенности и.

25. Датчики и методы измерения линейных размеров

К методам измерения линейных размеров, нашедшим наибольшее применение на практике, относятся следующие:

1. Метод непосредственной оценки.

2. Методы сравнения с мерой - дифференциальный и совпадения.

Несмотря на то, что методы сравнения с мерой потенциально могут иметь меньшую погрешность измерения, все же метод непосредственной оценки более удобен для восприятия, поэтому он имеет большее распространение на практике. Следует отметить, что современные измерительные преобразователи (ИП) совмещают в себе оба метода (имеют в своем составе встроенные эквиваленты эталонов, а также используют дифференциальное, уравновешивающее преобразование), выдают информацию в цифровом виде на табло, дисплеи, т. е. обеспечивают высокую точность измерений, и наглядную форму представления информации (удобный пользовательский интерфейс).

Особое место среди методов измерений занимают бесконтактные прецизионные методы, в частности, поверка концевых мер.

Среди множества способов и устройств для поверки концевых мер длины интерференционные лазерные методы занимают самое значительное место, так как наряду с высочайшей точностью (порядка 10^-2 мкм) обеспечивают оптический контакт с рабочими поверхностями мер, что существенно продлевает их ресурс работы и не вносит дополнительной погрешности измерений благодаря отсутствию механического контакта.

Наиболее эффективен двусторонний способ измерения (аналогичен действию измерительной скобы), при котором снимаются жесткие требования к базированию поверяемой меры на измеряемой позиции. Для защиты интерферирующих пучков от влияния изменений условий окружающей среды (турбулентность воздушных потоков, рефракция воздуха от тепловых потоков и др.) в плечах интерферометра применяют волоконно-оптические световоды.

Методы измерения геометрических величин не отделимы от СИ, которые используют в процессе изготовления и испытаниях различных ИП. При этом наиболее используемым на практике является штангенинструмент (рис. 4.1 - 4.3).

Их отличительной чертой является наличие двух шкал: основной и дополнительной (нониусной), сдвинутой по отношению к основной на величину от 0,05 до 0,1 мм деление. Итоговый результат измерения является сочетанием показаний обеих шкал. Следует отметить, что нониусный метод измерения используется довольно широко не только в СИ геометрических параметров, но и в других датчиках, например в датчиках угловых и линейных перемещений.

Пример отсчета по основной и дополнительной (нониусной) шкале микрометра: суммарный размер=37,0 (основная шкала) + 0,05(дополнительная нониусная шкала) =37,05.

 

Рисунок 4.1–Отсчеты линейных размеров с использованием нониусных шкал

 

Типичными представителями таких СИ являются различные штангенциркули, штангенглубиномеры, микрометры, часовые индикаторы и головки, толщиномеры, нутромеры. Они выпускаются различных типов, диапазонов измерения, точности, вида измерения (наружных и внутренних размеров, глубин, отклонения формы и пр.).

Результаты измерения размеров микрометрическими инструментами получают путем суммирования показаний основной и дополнительной (нониусной) шкал.

Рисунок 4.2–Штангенциркуль ШЦ-1): 1-штанга, 2-измерительные губки, 3-зажим рамки, 4- рамка, 5 –нониус, 6-линейка глубиномера

 

а

 

б

Рисунок 4.3 – Рычажные микрометры: а-устройство, б-внешний вид: 1-микрометрических винт, 2-микрометрическая головка, 3-подвижный упор, 4-индикатор, 5-колпачек